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两种时空观的对比

StevenWeinberg说，“牛顿理论确实解释了太阳系的所有观测到的运动，但代价是引进来一些多少有些随意的假设.例如，引力定律说，任何物体产生的引力随离开物体的距离的平方反比例地减小.在牛顿理论中，没有什么特别的需要平方反比律的东西.牛顿提出平方反比律的思想是为了解释太阳系的一些已知事实，如Kepler的行星轨道大小与行星环绕太阳1周所需时间的关系.除了这些观测事实而外，在牛顿理论中，我们可以用立方反比律或2.01次方反比律取代平方反比律，那一点也不会改变理论的概念框架，只是可能改变理论的一些次要的细节.

爱因斯坦理论严格得多，远没有那么自由.对于在引力场中缓慢运动的物体，即我们可以在寻常意义上谈论引力的情形，广义相对论要求力必须以平方反比的形式减小.在广义相对论论中，如果想调整理论得出平方反比律以外的什么东西，不可能不违背理论的基本假设.1907年以后，爱因斯坦花了10年的时间为他的那些思想寻找恰当的数学框架.最后他找到了需要的东西，原来，引力在物理学中的角色，跟曲率在几何学中的角色存在着深刻的相似.”“从引力与曲率这点类比出发，爱因斯坦得到一个结论：引力恰好就是空间和时间的曲率效应.”“广义相对论之最终形式，无非就是以引力重新解释了弯曲空间的数学，以一个场方程决定一定物质和能量产生的曲率.”在广义相对论中，相对运动不是简单的匀速运动，因此在时空连续、光滑的几何特性之下，时间和空间的度量体系将逐点变化.但在广义相对论的坐标系中，极小邻域的区间内，狭义相对论依然有效.ds²=dx²+dy²+dz²+d(ict)²依然有不变量的特性.因坐标系是位置的函数，因此用张量方程表示为:ds²=∑gikdxidxk，gik为张量.广义相对论得出:引力是时空弯曲的结果.时空不再是平直的，任意的时空坐标系中，每一个点上，ds²=∑gikdxidxk成立，坐标系及时空度量逐点变化.万有引力是时空弯曲的表象.在物质平均密度大(引力场强)，的较大时空范围内研究宏观物体高速运动时，物质和时空的相互依存关系遵循广义相对论的时空理论，在这个时空范围中的某一时空点研究物体高速运动的时空理论是狭义相对论，这恰恰反映了时空整体弯曲、局部平直的特性.而牛顿力学的规律只是在描述了宏观物体低速运动时才能取得和实际较为一致的结果.