牛顿的万有引力定律与爱因斯坦的相对论有什么联系和区别？

牛顿万有引力定律与爱因斯坦相对论是两个条理的理论。

万有引力定律就像一个梯子的下面几级，对照接地气，指导了人类几百年的科学研究和手艺成长；而广义相对论是梯子的上面几级，站得更高看得更远。 （原创文章久久自媒体）

但我们爬梯子必需先踩鄙人面几级才能攀爬到上面。

（原文来自www.jj00.com）

是以牛顿的万有引力为爱因斯坦的高层梯子奠基了根蒂，没有这个根蒂，爱因斯坦的上层梯级就成了蜃楼海市，虚无缥缈。

传说牛顿发现万有引力是树上的苹果砸到头上砸出来的，这当然是闲扯，但如今爱因斯坦发现了梯子的上面几级，就可以爬到树上把苹果摘下来，剖解苹果发现了更深条理的机要。

说白了，就是爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论比万有引力定律站得更高，指导意义更深远。

但牛顿的万有引力这个根蒂打得很牢很稳，至今依然闪烁着灼灼毫光。

万有引力是迄今人类发现最根基的四种力中的一种力，也是最早发现的一种力。

牛顿发现了万有引力定律，其表达式为：F=GMm/r²

式中，F透露万有引力值，G为引力常数（6.67x10^-11N·m²/kg²），M和m为引力互相感化的巨细物体，r为M和m的距离。

这个定律解说了引力的巨细与两个互相吸引的物体质量乘积成正比，与两个物体距离平方成反比。稀奇要解说的是，距离是指两个物体质点的距离，而不是外观距离。

人们凭据这个定律，可以较量出地球等天体的引力，才能较量出围绕速度、离开速度和逃逸速度，从而让火箭可以飞出地球大气层，或围绕地球航行，或飞往月球，或飞出地球引力圈甚至太阳的引力圈。

在地球上，围绕速度为每秒7.9公里，离开速度为每秒11.2公里，逃逸速度为每秒16.7公里。

所谓围绕速度就是一个与地球引力抗衡的速度，达到这个速度既逃脱不了地球引力，又不会被地球引力拉拽下来，就成为地球人造卫星。

因为引力跟着距离平方成反比，是以卫星在分歧的高度，所需的速度就纷歧样，越高速度就越慢。

其关系式为：GM/r²=v²

式中，G为引力常数，M为地球质量，，r为人造天体与地心的距离（轨道高度+地球半径），v为速度。

离开速度实际上就是地球的逃逸速度，在地球上发射飞船，只要达到了这个速度，就可以逃离地球引力，飞往其他行星；而所谓逃逸速度，实际上是在地球上发射人造天体逃出太阳引力的速度。

太阳是个宏大的星球，在其外观的逃逸速度为617.7公里/秒，但引力与距离平方成反比，在地球这个位置加上地球自己的公转速度只需要46.7公里/秒的速度，就可以逃离它的引力，地球公转速度为每秒约30公里，是以行使这个动能，发射只需要增加16.7公里就可以逃离太阳系。

这就是凭据牛顿的万有引力定律，引申出来的三个宇宙速度。围绕速度被称为第一宇宙速度，离开速度被称为第二宇宙速度，逃逸速度被称为第三宇宙速度。

牛顿固然伶俐，对万有引力只知其然，不知其所以然，没有悟出其根源。

这个万有引力是怎么发生的呢？其是怎么显现的呢？牛顿往前再走一步，也许就没爱因斯坦什么事了。

当然爱因斯坦之所以可以揭示出万有引力的素质，也并非比牛顿伶俐，而是履历了几百年一代代科学家的前仆后继，已经得出了好多新的发现和理论。

爱因斯坦相对论功效，就是在进修总结前人的好多发现和理论根蒂上获得升华的。

爱因斯坦的时空理论认为：质量才是引力的根源，凡有质量的物体，都邑发生引力。小到一个原子，大到一个星球，都有万有引力感化。

质量怎么导致了引力呢？本来质量会对时空造成扰动，就像一个石头丢进水里，就会对四周的水造成扰动。

看不见摸不着的时空就像水遍布宇宙的任何角落，所有的物质都在时空中存在和运行。

这些物质在时空中，质量越大，导致的扰动就越大。

这种扰动有点像漩涡或陷阱，每个大巨细小的物质都邑在本身四周全方位造成漩涡或陷阱，质量越大，漩涡陷阱就越大越深。

物体接近时就会互相掉进对方的陷阱，看起来就是两个物体的互相吸引；小的物体经由大物体四周，就会掉进大物体的陷阱，看起来就是大物体对小物体吸引。

有人用绷紧的床单，上面放大巨细小的球体，会把床单压出一个个凹陷，两个四周的球体就会滚到一路。这种质量与时空关系比方有必然事理，但并非完全如斯，还需要施展全方位的空间想象力，才可以懂得。

这就是万有引力的根源和素质~质量导致的时空弯曲。

时空弯曲效应与引力定律的结论是一致的，与质量成正比，与距离平方成反比。

但爱因斯坦的理论触及了时空的基本，是以预言了好多现象，如时空弯曲、黑洞、引力透镜、引力波等等，这些都被后来的科学观测发现所证实。

爱因斯坦相对论认为质量导致的时空弯曲，不光仅会发生万有引力现象，还会导致时间膨胀。

空间弯曲是万有引力的根源，时空弯曲是时间膨胀的根源。

是以，爱因斯坦的发现不只揭示了万有引力的素质，还在更高条理揭示了宇宙的素质。

这个素质就是在我们宇宙，时间、空间、物质是三位一体的，物质活动转变，必然带来时间和空间的转变。

在我们四维时空，空间和时间是活动着的物质存在形式，空间是物质的广延性，时间是物质活动转变的标记，它们都是不以人意志为转移的客观存在，三者互相相成缺一弗成，与宇宙共生死。

有了这个根基熟悉，宇宙中的一切转变都离不开这三位一体的互相感化，这就是相对论阐述的内容。

是以，相对论认为，时空是相对的，跟着物质活动转变，时空也会发生转变。

时空扭曲或弯曲，就是这种转变的示意。

导致时空转变的有两个身分，一个是速度，一个是引力。

狭义相对论认为，速度会使时间变慢，空间变短，当活动速度达到光速时，时间住手，空间为零。这就是速度的尺缩钟慢效应，表达式为：t'=t/√[1-(v/c)²]

式中，t'是速度时间膨胀效应值，t是低速系观测者第一个时钟时间记录，v是第二个时钟相对第一个时钟的移动速度，c为光速。

广义相对论认为，引力越大时间越慢，当引力达到极端时，空间无限弯曲（黑洞），时空消散。这就是引力的时间膨胀效应，表达式为：t'=t√(1-2GM/rc²)

t’为引力时间膨胀效应值；t为低引力惯性系观测者时间流逝值；G为引力常数；M为天体质量；r为天体半径；c为光速。

上述公式解说速度和引力达到极限时，时空归零了，在走向极端的过程中，时空会线性转变。

经由爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论，人们知道了一切事物不只受到万有引力影响，还会受到时空膨胀的影响，如许火箭飞上天就不单是要考虑三个宇宙速度了。

现代航天若是没有相对论指导，发射的深空远航飞船就会不知所踪。

三个宇宙速度只可以飞出地球，但要飞到那边去，怎么遥感和定位，就需要相对论来调整了。

好比GPS卫星定位系统，因为卫星在2万公里高空运行，引力比地球外观要小，时间就会快一些；而卫星又以每秒约4公里速度运行，时间又相对比地表要慢一些。

凭据测算，GPS导航卫星引力影响导致时钟快了千亿分之五十三，而速度导致的时间变慢为千亿分之八，如许里外一折，卫星时钟比地表时钟快了千亿分之四十五。

这个影响看起来很微小，我们上下班差这点时间基本感受不到，但导航定位系统若是不按拍照对论效应调校晴天上与地面的时钟，定位和导航就会失之毫厘谬以千里。正本想开着个车导航去广东，究竟去了广西。

凭据相对论效应建造建造了一个批改法式，就可以让GPS卫星与地表时钟一致，如许才可以使导航定位精准到位。

由此，人类在发射飞往遥远空间的探测器和飞船时，凭据航行轨迹和途径的天体，定位导航系统都要进行相对论调校，不然就无法达到遥远的方针，甚至定位和通信都无法进行。

是以，爱因斯坦的相对论是现代物理学的基石，是在牛顿经典力学上的批改和成长，是人类文明提高的结晶。

科学就是如许站在一代代科学家的肩膀上，或许说在一代代科学家建造的梯级上攀升的，越攀越高，从刀耕火种的土壤的根蒂上，如今已经小可窥夸克粒子的奥秘，大可观星系天体之宏远，下可达马里亚纳海沟，上可踏月亮摘星星。

科学永远在路上，科学家就是点亮路途的灯塔。

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