两个不同时代的伟人,爱因斯坦和牛顿,有什么区别?

发布网友发布时间：2022-05-15 07:01

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热心网友时间：2023-10-12 18:43

说起牛顿和爱因斯坦，相信无人不知无人不晓，在我们的中学课本上，这两位几乎是“常客”，这也侧面反映了两个人物的伟大，那么这两位分属于不同时代的伟人到底有何区别呢？

牛顿生活在17世纪，爱因斯坦生活在20世纪，从物理学和微积分之父到20世纪最伟大的物理学家，两者相差了近250年。所以很难涵盖所有的差异，所以唯一的差异就是在他们的成就上。

爱因斯坦的狭义相对论

1905年，年仅26岁的爱因斯坦提出了狭义相对论，它奠定了以接近光速和光速处理牛顿定律的数学基础。它展示了基于参照系看待事物的重要性，包括我们所理解的动量、质量、时间和长度在这些非常高的速度下的行为与普通地球速度下的不同。从某种意义上说，它采用了麦克斯韦的研究和描述电磁波，并使这项研究更进一步。到了1915年，爱因斯坦36岁，在早期的理论中发展出了“时空”的“语言”，然后将其应用于引力，也就是著名的广义相对论。

牛顿的引力

牛顿为人熟知的就是引力的发现，然而牛顿并没有解释引力的实际情况，而是描述了它的行为方式。重力记为F=（G*M1*m2）/R^2。

这基本上说明了重力与质量成正比，与两个物体之间距离的平方成反比。也就是说，一个更大质量的物体比一个质量较小的物体施加更多的引力。所以我们看到木星的引力比地球大，引力也比地球大得多。相比之下，地球上的月球施加的重力要比地球本身小得多，因为它的质量要小得多。

牛顿定律还说，重力随距离的增加而下降。想象一艘火箭飞船在试图达到逃逸速度时逃离地球的拉力。当它到达离地球3米处时，它会经历重力的“1/9”。当火箭飞船上升到离地球9米时，它感觉到“重力的1/81，也就是说，1除以9平方。实际上牛顿定律也属于开普勒定律，开普勒定律描述了行星围绕太阳公转的过程。他的引力方程也清晰地描述了地球围绕太阳的轨道，这一点适用于所有围绕我们太阳的行星，或任何其他星系中围绕太阳的行星。

开普勒行星运动的三大定律可以描述如下：

行星绕太阳运行的路径是椭圆形的，太阳的中心位于一个焦点上。（椭圆定律）

一条从太阳中心到行星中心的假想线将以相等的时间间隔扫过相等的区域。（等面积定律）

任何两个行星周期的平方比等于它们与太阳平均距离的立方之比。（和声法则）

我在这里没有足够的篇幅来详细描述牛顿引力方程是如何精确地落在开普勒第二定律和第三定律中的，但事实确实如此，有兴趣的朋友可以详细查阅一下网上的资料。比如通过头条搜索查询到详细的知识。

那么爱因斯坦有什么不同呢？首先，牛顿的方程声称，要实现重力，你必须有质量。注意等式的顶部：需要质量。但如果是这样的话，为什么重力会使没有质量的光弯曲呢？

这就变成了另一种解释。把引力想象成时空的弯曲。地球质量越大，时空曲线就越大，这和牛顿是一致的，引力与质量物体之间距离的平方成反比，这也符合牛顿的说法。然而，与牛顿不同的是，它解释了为什么重力可以弯曲光线，甚至可以预测其弯曲程度。

现在，我们如何看待这两种理论在实际意义上的区别呢？以太阳和地球为例，因为太阳距离地球约9300万英里，即使以光速传播，从太阳发出的光到达地球也需要8分钟。想象一个假设的场景，太阳突然消失了。根据牛顿的说法，质量消失的那一刻，太阳质量产生的引力会瞬间消失。所以围绕太阳旋转的行星会立即脱离轨道。但根据爱因斯坦的观点，时空的引力曲率不会立即消失，而是像池塘里的涟漪。所以行星不会立即脱离轨道。例如，地球在8分钟后才开始脱离轨道。因此，如果光本身需要8分钟才能到达地球，那么像太阳这样的大质量物质的消失也不会立即被感觉到！

总的来说，爱因斯坦的方程在数学上可以简化为牛顿方程，在我们知道牛顿定律成立的所有条件下。换句话说，牛顿没有错。简单地说，爱因斯坦提供了一种不同的宇宙观和在大行星尺度下的引力效应。

牛顿生活在一个宗教和迷信主宰世界的时代，他不仅是微积分和物理学的发明者，而且在数学上也有许多贡献。而爱因斯坦是建立在巨人的基础上的，如果爱因斯坦没有存在，我们现在所知道的物理学就不可能存在了。