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1、第1節(jié) 經(jīng)典力學的成就與局限性
經(jīng)典力學的局限
和任何理論一樣,經(jīng)典力學也有它的局限性,有它的適用范圍.
（1）從低速到高速——狹義相對論：當物體運動的速度比真空中的光速小得多時,質(zhì)量、時間和長度的變化很小,可以忽略,經(jīng)典力學完全適用.但如果物體運動速度可以和光速相比較時,質(zhì)量、時間和長度的變化就很大,經(jīng)典力學就不再適用,狹義相對論闡述了物體在以接近光速運動時所遵循的規(guī)律.
（2）從宏觀到微觀——量子力學：物理學研究深入到微觀世界,發(fā)現(xiàn)微觀粒子不但具有粒子的性質(zhì),還能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象.干涉和衍射是波所特有的性質(zhì).也就是說微觀粒子具有波動性.這是牛頓經(jīng)典力學無法解釋的.正是在這種情形
2、下,量子力學應(yīng)運而生,量子力學能夠很好地解釋微觀粒子的運動規(guī)律.
（3）從弱引力到強引力——廣義相對論：天文觀測發(fā)現(xiàn)行星的軌道并不嚴格閉合,它們的近日點在不斷地旋進.這種現(xiàn)象稱為行星的軌道旋進.這是用牛頓萬有引力定律無法得到滿意解釋的.愛因斯坦創(chuàng)立了廣義相對論,根據(jù)廣義相對論計算出的水星近日點的旋進與天文觀測能很好地吻合,愛因斯坦創(chuàng)立的廣義相對論是一種新的時空引力理論,愛因斯坦還根據(jù)廣義相對論預(yù)言了光線在經(jīng)過大質(zhì)量星體附近時會發(fā)生偏轉(zhuǎn),這也是被天文觀測所證實的.根據(jù)牛頓萬有引力定律,假定一個球形天體總質(zhì)量不變,并通過壓縮減小它的半徑,天體表面上的引力將會增加.半徑減小到原來的二分之一,引力增大到原來的四倍.愛因斯坦引力理論表明,這個力實際上增大得更快些.天體半徑越小,這種差別越大.根據(jù)牛頓的理論,當天體被壓縮成半徑幾乎為零的一個點時,引力趨于無窮大.愛因斯坦的理論則不然,引力趨于無窮大發(fā)生在半徑接近一個“引力半徑”的時候.這個引力半徑的值由天體的質(zhì)量決定,例如太陽的引力半徑為3km,地球的引力半徑為1m.因此,只要天體的實際半徑遠大于它們的引力半徑,那么由愛因斯坦和牛頓引力理論計算出的力的差異并不大.但當天體的實際半徑接近引力半徑時,這種差異將急劇增大.
這就是說,在強引力的情況下,牛頓引力理論將不再適用.
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