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广义相对论

广义相对论的表达式为R_uv-1/2×R×g_uv=κ×T_uv

于1916年正式被发表,它首次将引力解释为时空弯曲的现象。表达了大质量物体可以使时空弯曲,我之前发表过一篇《广义相对论的分支》,就是在为这篇文章做准备。OK,言归正传。

简单地说,广义相对论的两个基本原理是:一,等效原理:惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的;二,广义相对性原理:所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式。下面我来主要解释一下这两大原理。

等效原理:分为弱等效原理和强等效原理,弱等效原理认为惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的。强等效原理认为,则将“动力学效应”提升到“任何物理效应”。要强调,等效原理仅对局部惯性系成立,对非局部惯性系等效原理不一定成立。
广义相对性原理:物理定律的形式在一切参考系都是不变的。该定理是狭义相对性原理的推广。在狭义相对论中,如果我们尝试去定义惯性系,会出现死循环:一般地,不受外力的物体,在其保持静止或匀速直线运动状态不变的坐标系是惯性系;但如何判定物体不受外力?回答只能是,当物体保持静止或匀速直线运动状态不变时,物体不受外力。很明显,逻辑出现了难以消除的死循环。这说明对于惯性系,人们无法给出严格定义,这不能不说是狭义相对论的严重缺憾。为了解决这个问题,爱因斯坦直接将惯性系的概念从相对论中剔除,用“任何参考系”代替了原来狭义相对性原理中“惯性系”。

爱因斯坦曾经用一段话概括了广义相对论:想象在一块空地上,有一个长方形的网格布,它的四个点都有人拉住。这时,放一个铁球上去,这时就会发生像上图一样的情况。现在我们放一个小铁球(靠近大铁球),小铁球会滚向大铁球,这像不像引力呢?你可能会问我,为什么行星之间不会相撞呢?这是因为它们的离心力等于它们的引力。只不过上图是一个二维的图像,而宇宙应该是三维的,如下图:

广义相对论的发现是人类历史上一大步,希望在我们的有生之年可以看到其他像广义相对论那样伟大的成就!

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2019-07-13