有没有大神来回答，万有引力到底是如何产生的呢？
2024-11-19 阅读 82
更新于 2024年11月21日
爱因斯坦当年做了一个很有意思的思考实验：
你在一个盒子里。你感受到了加速度a=g。你能判断你是在一个宇宙飞船里，然后宇宙飞船在加速，还是你在地球上吗？
爱因斯坦觉得不能
这就出了个问题。麦克斯韦方程+狭义相对论告诉我们光速不变，这导致你在高速运动的时候时间和空间长度会钟慢尺缩。
那如果速度会给你这种现象，是不是引力也会给你这种现象
那是不是引力和速度一样其实并不存在？你只是在走直线但是什么东西改变了直线的形状？
举例来说你和你的朋友一个在美国一个在中国。你们同时往北走，然后相交于北极点。但是你们一直在平行移动啊？因为你们都往北走，所以是不是有一个力把你们俩拉到一起了呢？
所以引力其是不是“力”。这就是爱因斯坦的答案。（然后他真的其作用了！）
我写过一篇文章：
你的这个问题，就是让科学很讨厌的哲学问题。
因为时至今日，没有人能够搞清楚引力如何产生。
爱因斯坦虽然说引力其实是质量引起的时空弯曲，但质量为什么会引起时空弯曲？
这跟质量为什么会产生引力一样，没有人说得清楚是怎么一回事。
其实不止引力是这样，另外那些力也是这样。
基本粒子学说认为电磁力和强力弱力，是粒子间交换玻色子产生的。
例如电磁力是交换光子产生的。
但为什么交换玻色子就会产生力的效应，这还是没能说得清楚。
其实科学只负责从现象中总结规律，从来不负责解释本质。
解释本质是哲学的事，而哲学，一直以来能做的，只是在努力解释解释不了的本质。
可以用具体的Python代码来模拟广义相对论中的引力模型。并进行鲁棒性和准确性的抽查。
将首先模拟地球围绕太阳的轨道运动，然后模拟光线在黑洞附近的弯曲。
方法：将模型预测的行星轨道与实际观测数据进行对比。看是否退化为牛顿模型或者进化为黑洞强引力模型
- **开普勒定律**：验证模型是否能够准确预测行星的椭圆轨道。
- **水星近日点进动**：验证模型是否能够解释水星近日点的异常进动，这是广义相对论的一个经典验证。
- **光线弯曲**：将模型预测的光线弯曲与实际观测数据进行对比。
- **日食观测**：1919年的日食观测验证了光线在太阳附近的弯曲。
- **引力透镜效应**：现代天文观测已经观测到许多引力透镜效应的例子，可以用来验证模型。
### 1. 地球围绕太阳的轨道运动
#### 导入必要的库
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.integrate import solve_ivp
```
#### 定义物理参数
```python
# 引力常数
G = 6.67430e-11 # m^3/kg·s^2
# 太阳质量
M = 1.989e30 # kg
# 光速
c = 299792458 # m/s
# 初始条件
r0 = 1.496e11 # 地球到太阳的平均距离 (m)
theta0 = 0 # 初始角度 (rad)
v_r0 = 0 # 初始径向速度 (m/s)
v_theta0 = 29783 # 地球的公转速度 (m/s)
# 时间范围
t_span = (0, 365 * 24 * 3600) # 0到一年的时间 (秒)
t_eval = np.linspace(t_span[0], t_span[1], 1000)
```
#### 定义运动方程
```python
def orbital_motion(t, y):
r, theta, v_r, v_theta = y
