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爱因斯坦广义相对论和牛顿理论，都是研究引力的理论，牛顿对行星运行研究，取得了巨大的成功。 有人说：正因为有牛顿的存在，使得地球上的凡夫俗子，首次接近了诸神！ 但是，牛顿的理论存在一定的局限性，比方说牛顿运动定理当中：F = m a 这个公式当中的质量，对应的是惯性质量，而牛顿的万有引力定理中，F等于万有引力常数，乘以两个物体质量的乘积，除以r的平方，这里质量对应的是引力质量。 这两种质量，定义完全不同，只不过牛顿直接拿来用了，取得了成功。 对于质量它是否相等，它为什么相等？其中很多深刻的原因，牛顿并没有给予解答。 对于万有引力定理，还存在一些问题：比方说引力是如何产生的？ 牛顿没有办法解答，所以说牛顿理论，有一定局限。 在太阳系对几大行星的观察当中，发现有一颗行星，它的轨道运行比较奇特，那就是离太阳最近的那颗水星。 科学家试图用牛顿理论去寻找在太阳和水星之间，另一颗小行星，这颗小行星的名字已经取好了，是以古希腊冶炼之神来命名的这颗小行星。 但是在牛顿的框架下，实际上始终是没有找到。 研究引力的另外一个理论是爱因斯坦所提出的广义相对论 广义相对论提出来之后，他认为时空不仅仅是一个整体，同时时空还是一个动力学，只要有物质的存在，它就会造成时空的弯曲。当然，时空弯曲，也会影响到物体运动。 广义相对论是建立在等效原理和广义协变原理的基础之上，它的等效原理非常简单。就是回答了，牛顿理论当中没有解答的问题，它认为引力质量和惯性质量是等效的。 另外一个原理是协变原理，它认为物理过程在一切坐标系当中，都具有相同的形式。 对于等效原理爱因斯坦是通过，构造一个著名的假想电梯实验来实现的。 爱因斯坦假想电梯实验有一个观测者封闭在电梯之内，如果电梯是静止在均匀的引力中，里面的人所用任何测量行为都等于在真空中，拿着电梯朝着反方向以相同的加速度大小运行的效果。 还可以取另外一种情况，很可能电梯是在引力场中做自由落体的运动，而这个过程等效于这个电梯在真空当中做匀速运动或者是静止运动。加速度与重力等效。 就是在一个系统内部，任何科学仪器都无法判断质量所产生的“重力”，到底是由加速度产生的还是由万有引力产生。 所以按照这样一个实验，认为引力质量和惯性质量是无法区分的。 到现在为止，也没有找到差异。 基于等效原理，我们可以非常简单地理解光线在引力场当中产生的偏折，也可以理解在引力场当中电磁波产生的引力红移，还可以基于广义相对论对行星的运动加以理解。 |
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