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广义相对论表明，引力的本质是时空弯曲，但为什么不用时空弯曲彻底取代引力？
发布时间：2022-09-08作者：宁化一中转载审核：点击：
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在相对论里，时空弯曲确实取代了引力。但这并不意味着有了相对论，就不能用其他理论了。只要其它理论的描述能与实验数据相吻合，一样可以被接受。
“黑猫白猫，抓着耗子就是好猫”这句话目前对于科学依然适用。一个理论，可预言，可检验就是好的。可预言，实际上就是得具有实践指导价值，也就是好用。而爱因斯坦的时空弯曲理论和牛顿的万有引力理论，各有各的运用领域，不可替代。
在爱因斯坦的相对论中，将引力解读为时空弯曲的几何效应，并根据黎曼度规张量发展出了广义相对论的场方程。
广义相对论引力理论实际包含两个方程：一个是告诉物质如何扭曲时空的方程——引力场方程；另一个是告诉物质如何在弯曲时空中运动的方程——运动方程。
从物理方程来说，相对论场方程比万有引力方程更精准，可解释的引力范围更大，并符合万有引力解释不了的“高速强场”下的观测数据。也就意味着，引力的时空弯曲解释优于超距作用的解释。对相对论的各种实验检验，已使它成为了物理学牢不可破的基石之一。
由它推断出的“钟慢尺缩”效应已应用于了GPS定位系统，"引力透镜”也成为了天文学观察的重要工具，预言了“黑洞”这样的宇宙巨兽。同时，它还揭示了引力与加速度等效的“等效原理”。
总之，时空可以弯曲的概念，让我们对宇宙的理解有了全新的视角，并对探索宇宙有极大的指导意义。
在“低速弱场”的近似下，即物体的运动速度比光速低很多，且引力场不太强的情况下，爱因斯坦引力场方程可以简化成万有引力方程，广义相对论的结果与牛顿力学一致。
万有引力作为相对论在低速环境下的近似解，其计算结果并不算错，它们之间的差距微乎其微。但对比相对论复杂的10阶张量方程，万有引力的“平方反比定律”简单易用。
就像你有一包30重的行李需要找人帮你提，10元请一个棒棒就能搞定，但有人让你找个起重机来提，因为起重机可以提10吨重的东西，而且比人力更稳，你会愿意吗？
适用才是王道，在严谨的科学领域，依然如此。万有引力定律在地球上运用是完全适用的，而且即便是阿波罗登月，运用的也是牛顿的万有引力。也就是说，在地月系统的环境中，万有引力依然适用。
一般来说，运动速度只要不超过光速的1/10，都属于低速环境，而地球的环境也属于弱引力场，适用于万有引力定律，而超过了光速的1/10，就要考虑用相对论来思考问题了。
而在大尺度的宇宙探测中，所有的天体相对于我们来说，都属于高速运动，而黑洞也是在研究相对论的极限强引力场中，推测出来的怪物，所以我们要解释宇宙就离不开相对论。
可以说，只要人类还未离开地球，在日常的适用性上，牛顿万有引力理论就优于爱因斯坦的相对论。
就像一把随身携带的快刀，和一把每次出鞘都需要大量解封仪式的无锋重剑，用来削苹果，你选哪一个？场方程的计算太繁琐，它虽能帮我们攻克知识认知的巨石，但日常应用难免太费事。
目前，万有引力的优势在于应用，相对论的优势在于概念与精准度。万有引力用起来好用，但牛顿对于引力的解释是不完备的，相对论塑造了引力全新的概念且精准，只是不太好用。
爱因斯坦为引力引入的时空扭曲概念，取代牛顿万有引力的超距作用，是一个巨大的进步。时空扭曲的概念，极大革新了人们对于世界的认知。有利于人类更深入理解世界，以构建更宏大的宇宙描述。
但理解世界，人人都有自己的一套方法论，在物理学领域也是如此，推导的基础不同，得出的理论也就不一样，而另一套与相对论同样优秀的量子力学理论，与相对论就是完全不同的路子。
时空弯曲，虽然对引力的描述十分完美，但却无法描述其它的力，让它显得还不够完美。而物理学后期的发展，是为了寻求一种统一的理论，这也是爱因斯坦晚年去追寻统一场论的原因。
而量子力学作为与相对论完全相反的一种理论体系，却能统一除了引力以外的其他三种力。引力子即便还未被发现，也让人舍不得放弃。
在真正的终极理论还未正式出现以前，相信相对论和量子力学，将作为物理学界的两大基础理论，一直并存。
也就是说，关于引力的不同理论的解释，能够长期并存于物理学界，并不是因为各理论对于引力的解释还不完善，而是因为能够包容引力的统一理论，迟迟未能正式建立。
而唯一能够同时包容量子力学和相对论的超弦理论，却因为无法被检验，而不能算一门真正的理论。
目前我们所有的知识仅仅来源于宇宙汪洋中的一座偏远孤岛，认知的局限让我们无法看见宇宙的全貌，而任何物理学理论的发展，清晰的物理图景是十分重要的，不然就成为了神秘的数学宗教。从物理图景到数学公式支撑，再到实验验证，这三步对于一个理论来说缺一不可。
这个问题的核心不是时空弯曲能不能取代引力的问题，而是为什么会有各种不同的理论并存的问题？回答是科学版图诸侯割据，还未大一统。在物理学家看来，这些众多不同的理论，都是大一统理论的前生或一部分而已，只是目前我们还不知道如何把它们拼合起来。
任何追寻真理的科学探索，都是要付出巨大代价的。每一种新理论体系的建立都是一种冒险，因为新理论都必须要解决原有实验数据的解释问题，才能成为科学之树上的新枝丫。
科学本就是一种继承再迭代的系统，任何能经受住时间检验的理论，都是有其价值的，理论就像工具，怎么用？还在于人，以及人所处的环境。
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