欢迎来到物理学的世界-免费阅读资讯-电子书PDF/EPUB/MOBI/TXT

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作者: [英] 吉姆·勒阿尔-哈利利
出版社: 上海三联书店
出品方: 理想国
原作名: The World According to Physics
译者: 黄佳磊
出版年: 2023-6
页数: 248
定价: 47

普适性
第一条“普适的”物理定律是艾萨克·牛顿发现的。至于这个定律的创立是不是他看到了母亲农庄里的苹果从树上掉落因而受了启发，或者表达这个定律的数学公式是怎样的，在这里都无关紧要。关键在于牛顿意识到，使苹果掉落在地的力，和让月亮不脱离地球轨道的力，有着相同的来源——一个简单的数学式就能很好地描述这两个过程。在引力的作用下，物体在地球上的行为方式，和围绕地球的月亮、围绕太阳的各行星以及围绕银河系中心的太阳的行为方式，都是一样的。塑造地球生命的引力，也正是自大爆炸以来塑造整个宇宙的力。虽然牛顿对引力的描述在两个多世纪后被爱因斯坦更精确的描述所取代，但这掩盖不了牛顿对于引力的普适性的洞察。
爱因斯坦的广义相对论改进了牛顿的预测，也带给了我们对现实的全新描述，这一点我会在下一章深入探讨。实际上，爱因斯坦的理论展示了一种相当惊人的普适性，我只提一下该理论的一个方面，好明确我的意思。爱因斯坦在1915年向世人展示了一个优美的数学等式，它至今仍是我们关于空间和时间性质的最佳理论，而且极为精确。该理论也准确预测了引力场会让时间变慢：引力场越强，时间走得越慢。这种效应产生了奇怪的结果：时间在地核（引力阱深处）要比在地表走得稍慢一些。这种时间上的差异自地球存在以来已经累积了45亿年，这意味着地核实际上要比地壳年轻两岁半。换句话说，每过60个地球年，地核就会比地壳“年轻”一秒。这个数值是用广义相对论的公式计算出来的，而我们要通过实验来检验这一点也绝非易事，但这就是我们对这个公式的信赖，没有物理学家会切实怀疑它的真确性。
思考一下上面的预测，你可能会觉得它有点自相矛盾。毕竟，如果我们钻一个洞打通地球，再下到地心，我们就不再受引力的作用，因为地球会在所有方向上均匀地拉扯我们——我们会感到自己失重。但是，对时间的影响不是因为引力的“力量”在地球中心，在那里引力为零，而是因为那里的引力“势能”

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