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万有引力是如何产生的?这是一个困扰人类几个世纪的问题。牛顿告诉我们物体之间存在引力,但没有解释引力的本质。直到爱因斯坦提出广义相对论,我们才真正理解了引力的产生机制。
广义相对论的核心思想是:质量和能量会弯曲时空。想象时空就像一张弹性的橡皮膜,当我们在上面放置一个重物时,膜就会向下凹陷。质量越大,凹陷越深,时空弯曲程度也越大。爱因斯坦场方程精确描述了这种关系。
在弯曲的时空中,物体会沿着最短路径运动,这种路径叫做测地线。就像在地球表面,飞机沿着大圆航线飞行一样。当我们看到苹果从树上掉下来,实际上苹果是在沿着弯曲时空中的测地线运动。我们感受到的引力,其实是物体在弯曲时空中自然运动的表现。
牛顿的万有引力定律告诉我们物体之间存在引力,并给出了计算引力大小的公式。但牛顿无法解释引力是如何产生的,为什么物体会相互吸引。爱因斯坦的广义相对论则揭示了引力的本质:引力不是一种力,而是时空的几何性质。质量弯曲时空,物体沿测地线运动,这就是我们感受到的引力。
现在我们知道,万有引力的产生机制是:质量和能量弯曲时空,物体沿着弯曲时空中的测地线运动。这不是一种神秘的超距作用力,而是时空几何的自然表现。这一理论已经得到了无数实验的验证,从GPS卫星的精确定位到引力波的直接探测,都证实了爱因斯坦广义相对论的正确性。引力,原来如此!