有什么无什么作用?

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这就要说到「反作用」了,在初中物理中,我们就学过有关「作用力与反作力的知识」,但当时只是记概念和公式,没有实际的应用经验,等上了高中之后,学了牛顿定律,才真正有了「力」的概念。 但很多人其实没有深想这个问题——什么是「作用」,什么是「反作用」? 我们日常说的「作用力与反作用力」,大多时候是在「相对论」的框架下进行讨论的。 举个栗子: 在一个封闭的系统里,有一个质量为 m 的质点以速度 v 做匀速直线运动,那么根据牛顿定律,这个质点受到力的作用(注意不是施加到它身上的力)。 这个力是什么? 根据牛顿第二定律 F=ma,这个力的大小就是 m\frac{v^2}{l} ,方向相对于初始状态(静止,速度为0)来说,是逆着速度的方向。

但如果是在广义相对论的框架下,情况就发生了变化: 这里 \Lambda 为宇宙学常数,它可以理解为真空中所含的能量密度(单位体积内的能量含量)。 因为时空是弯曲的(有物体存在的地方就不会是平直的)所以不能直接套用牛顿定律。 如果把质点运动的初始条件带入爱因斯坦方程,就能得到作用于该质点的力。 和牛顿定律不同,爱因斯坦方程是一个微分方程,只能求解出一系列函数,而无法像牛顿定律那样直接得出答案。

所以必须要基于某个边界条件,才能求出这个微分方程的解。 在求解过程中,必须设一个「作用力」使方程两边至少有一边具有显式表达的形式。当把这个作用力代入到爱因斯坦方程后,可以解得质点的位置、速度以及加速等,而反过来的过程,就是把由作用力求得的这些量带回到原先的那个方程中去,最终可求得「反作用力」的大小和方向。

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