爱因斯坦的质量效应在低速运动中的体现

Gear5

众所周知爱因斯坦有个理论，认为引力并不存在，只是大质量的天体扭曲了周围的空间，比如行星的在惯性下原本是直线运动，太阳并没有发出引力，只是把空间弯曲，于是直线轨道看起来就像圆形。该理论在计算低速运动时（比如行星轨道）没什么用，但计算高速运动时（光速）才表现出优势。

这个理论很古怪，大多数人都无法理解，但我在玩 KSP 的时候，突然发现在星际航行时可以体会到这一点。
例如从地球到火星，宇航员应该如何操作呢？上下左右地搬动摇杆，不断调整飞船方向吗？错了，实际上，宇航员只要管加速就好了，根本不管方向。
根据日常经验我们知道，圆弧形运动速度越快，半径越大，比如赛车转弯。在太空中，所有物体都绕着太阳旋转，只要给飞船向前加速（圆弧的切线方向），那么飞船的轨迹就会从小圆变成大圆。



如图（点击放大），飞船原本在地球附近，跟着地球一起沿淡蓝曲线绕太阳旋转，然后等待时机，当地球转到 start  处，飞船沿红线加速，这时飞船轨迹变成紫色虚线。最后当飞船来到 end 时，火星也刚好转到这个位置，于是成功抵达。

以目前的火箭科技，相对论完全用不到，仅靠牛顿力学就可以全部完成。然而这个案例中出现一个奇怪现象，缺乏大局观的宇航员和轨道设计师的观点完全不同：设计师认为飞船是在弧线前进，可宇航员却认为他和火车司机没两样，始终只管前后加速，不管左右。对宇航员而言，从地球到火星，完全是在走直线，他甚至不会像火车司机那样感觉到转弯的离心力。而这两人的环境有一个重大区别，设计师生活在重力场中，而宇航员却感受不到任何引力！这似乎就是在暗示，引力理论和空间弯曲可以互相替代。研究低速运动的牛顿力学和高速运动的相对论在此不谋而合。

我对相对论没什么了解，没法再深入分析下去。只是随便聊聊，欢迎大家借题发挥。