水星:小小的水星是如何撼动统御宇宙200多年的引力理论?( 三 )


但是 , 纽康刻意架设出来的这个“定律”却为真正解决问题提供了一种启示 。 在牛顿的引力定律中 , 不论物体的运动速度为何 , 都没有特别的规定 , 也就是说 , 哪怕是对运动速度极快(如接近光速)的物体 , 牛顿也允许直接套用万有引力的公式 。
接下来的事就要叫给爱因斯坦了
与之相比 , 爱因斯坦的相对论则是别开生面:这一理论不但设定光速是速度的极限 , 任何物体均无法超越 , 而且认为当物体运动时 , 物体的尺寸会在运动方向上被压缩 , 其所处的时间的流逝也会变慢 , 只不过这些效应要在物体速度接近光速的情况下才会更加显著 。
太阳系中诸天体的运动速度 , 都可以认为远远小于光速 。 即便是公转速度最快的水星 , 其在轨道上的速度也只有每秒 47.87千米 , 相当于光速的0.01597% 。 在这个速度水平上 , “钟慢、尺缩”等效应太过微弱 , 是没有实际意义的 , 但其效用在漫长的时间之中积累起来 , 就可以造成显著的结果 。
【水星:小小的水星是如何撼动统御宇宙200多年的引力理论?】1908 年 , 法国数学家庞卡莱算出这种效果在水星轨道上每个世纪可以积累7角秒的进动幅度 。 尽管狭义相对论未能完全填平这个43角秒的“坑” , 但它在引申牛顿的物理学成就、解决水星近日点进动问题的征途上 , 迈出了正确、重要的一步 。 为了解答水星轨道进动问题而做出的诸多尝试 , 让人们越发忍不住推测:牛顿的万有引力定律并非不可超越 。 而水星轨道进动的问题直到1915年爱因斯坦发表广义相对论后 , 才得以解决!我们下文再说!