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牛顿无法抹平的水星额外进动问题,广义相对论是如何解决的?

简单来说,万有引力是将宇宙空间当做一个完全平坦的空间来作为依据的,在这个基础上,我们可以利用万有引力导出的一系列公式来计算天体的运行轨迹,也包括我们发射的卫星和飞船的飞行轨道,都是建立在万有引力的基本公式之上计算出来的。

之后,我们通过观测背景天空中经过太阳附近的星光,也发现了在太阳附近的空间确实发生了弯曲的现象,这也是从另一个方面证实了相对论描述的弯曲空间真实性。

直到广义相对论出现才解决了这个问题,原因就是相对论没有将空间看做完全平坦的,也正是这个基准选择的不同,导致了结果的误差。根据相对论理论,认为空间在大质量物质附近会产生褶皱,这种褶皱在行星质量级别时,对轨道的影响可以忽略,但是对于太阳这样的恒星级别天体,在其附近的空间褶皱就会明显了。

在发现水星进动的问题之前,通过万有引力理论我们已经计算出了其他行星和卫星的运行轨道,也包括一些出现过误差的现象。但是在引入附近其他天体的引力影响之后,也就都解决掉了,也就是说,万有引力理论确实可以解决当时的所有问题。

但是,当人们利用这个理论来计算水星轨道时,却发现了解决不了的误差,无论怎么计算,将所有考虑的影响因素都加入了,大最终还是有那么一点点的误差在存在。所以,也导致了当时人们怀疑在水星轨道内侧存在一个没有被发现的大行星,是其引力导致了水星轨道的误差,但是,这个大行星一直没有被发现。

空间的褶皱将导致天体的轨道发生变化,所产生的现象也就如我们观测水星进动的现象一样。因此,在引入了这个理论之后,这个进动现象就可以被解释了。

万有引力理论和相对论理论就像两把不同精度的尺子,如果你要测量一个桌子的大小,用一把米尺就可以了。但是你如果想测量一颗黄豆的大小,如果你还用米尺,那么测出的结果就会不准确,有明显的误差。所以这时候你就需要用卡尺来测量,才能消除之前的误差。

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