广义相对论 一个极其不可思议的世界
广义相对论简介

广义相对论简介广义相对论是阿尔伯特·爱因斯坦提出的一种关于引力的理论,被认为是现代物理学中最重要的理论之一。
它描述了物质与引力的相互作用,并尝试描绘宇宙的本质和演化。
狭义相对论和引力狭义相对论是爱因斯坦在1905年提出的一种关于时间和空间的理论。
它建立在两个前提之上:相对性原则和光速不变性原则。
相对性原则是指物理定律在所有惯性系中都是相同的;而光速不变性原则则是指在所有惯性系中,光速都是不变的。
这两个原则引出了许多奇异的结果,例如时间的相对性、长度的相对性以及著名的爱因斯坦提出的E=mc^2公式等。
然而,狭义相对论并没有涉及到引力这个问题。
引力是一种物质之间的相互作用,但在狭义相对论中,它被看作是一种偏加速度的现象,而非一种真正的原始力。
如果一个物体被放在引力场中,它会被加速,但这个加速度并非由真正的力所导致,而是由物体自身运动情况在曲线时空中引起的。
因此,爱因斯坦开始尝试发展一种理论,能够准确描述引力现象。
广义相对论和时空曲率广义相对论的基本思想是:曲线时空是由物质和能量所引起的曲率。
换句话说,物体的运动轨迹弯曲是由于空间本身被大块的物体扭曲了。
广义相对论中的重力场就像是一个由物体所形成的扭曲空间,而物体则像是在这个空间中前进。
例如,如果我们把一个足球放在床上,它会将周围的床单拉扯出变形,形成一个低谷,这就是类比于广义相对论中物质扭曲空间的过程所发生的情况。
一个小球在这个扭曲的空间中前进时,就像是从这个低谷中滚下去。
广义相对论中空间的曲率描述为时空度规张量,代表了空间的弯曲和拉伸情况。
它可以被用来计算物体的运动轨迹和相对运动情况。
广义相对论的实证广义相对论提出后,它所包含的一些预言已经得到了实证,使得它成为了一种重要的物理理论。
以下是一些实例:1.光线受引力场弯曲1920年,天文学家阿瑟·埃登顿利用日全食发现,太阳的引力影响了从它发出的光的传播方向,这证实了广义相对论中场强引力下光线的弯曲假说。
广义相对论解释不了的现象

广义相对论解释不了的现象
广义相对论是爱因斯坦提出的一种描述引力作用的理论,它已经成功解释了许多重大的天体物理现象,例如黑洞、宇宙膨胀和引力透镜效应等。
然而,仍然存在一些现象无法被广义相对论完全解释。
其中一些现象包括:
1. 宇宙学常数问题:广义相对论预测了一个恒定的宇宙学常数,但实际观测到的宇宙学常数却非常小,并且接近于零。
目前尚未找到满足这个观测结果的令人满意的解释。
2. 暗能量和暗物质:观测数据表明,宇宙中大约有27%的暗物质和68%的暗能量,但它们的性质和来源仍然不明确。
广义相对论无法解释暗能量和暗物质的本质。
3. 引力波的起源:引力波是广义相对论的一个重要预言,并在2015年首次探测到。
然而,广义相对论无法完全解释引力波的起源和产生机制。
4. 时间的起源:广义相对论将时间视为时空的一部分,但它无法解释时间的起源。
时间是如何开始的以及在宇宙形成初期是否存在时间的问题仍然没有确切答案。
这些现象的解释需要更深入的研究和更高级的理论,例如量子引力理论或统一场论等。
科学家们正在不断努力寻找新的理论来解释这些现象,并进一步完善我们对宇宙的理解。
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1879年3月14日,爱因斯坦出生于德国东部的乌尔姆,犹太血统。他的父 亲海尔曼·爱因斯坦很有数学天赋,但父母没钱供他上学,只好弃学经商, 爱因斯坦的母亲保里诺·爱因斯坦是富有粮商的女儿,ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ有音乐天赋。年 幼时,爱因斯坦就开始学习音乐,六岁开始练习拉小提琴,音乐几乎成 了爱因斯坦的"第二职业",小提琴终身陪伴着他。 在爱因斯坦上学之前, 他父亲给了他一个罗盘(指北针),罗盘的指针总要指着南北极,使小 爱因斯坦研究和着迷了很久,直到成年,他都还记得这件使他印象深刻 的事。另一次经历给他的印象也很深刻。在上学几年后,他领到一本欧 几里德几何学课本,书中论证得无可置疑的许多公理,使他产生了强烈 的好奇心,以至于无法按照课程进度学习,而是一口气就将它学完。 爱 因斯坦和牛顿一样并不早慧,他到3岁还不会说话,在整个学习期间也 无"神童"的表现,甚至在教师眼里显得平庸迟钝,他主要是对教师的呆 板教学方法感到不满,而具有很强的独立自主、勤奋自学的探索能力。 他在中学时代就自学了包括微积分在内的基础数学及某些理论物理知识, 进入大学后,他经常缺课,独自修读了经典理论物理,研究了麦克斯韦 电磁理论。 爱因斯坦不拘成见,勇于创新。"怀疑一切"的信条始终贯穿 他的整个科学生涯。当然,爱因斯坦的杰出科学成就来之于他坚持不懈 的毅力。一次,有个青年人请教爱因斯坦成功的秘诀,爱因斯坦给他写 下了一个公式:A=X+Y+Z。他解释说,A代表成功,X代表你付出 的努力和劳动,Y代表你对所研究问题的兴趣,而Z表示少说空话,要 谦虚谨慎。爱因斯坦有句名言:"科学研究好像钻木板,有人喜欢钻薄 的,而我喜欢钻厚的。
广义相对论解释奇点

广义相对论解释奇点广义相对论是爱因斯坦创立的一种描述引力的理论。
在这个理论中,引力不再是简单地被视为空间中的一种力量,而是由物质和能量扭曲空间时间引起的。
广义相对论对于解释宇宙中的一些奇特现象具有重要意义,其中之一便是奇点。
奇点是广义相对论中的一个概念,它通常指的是时空的某一点或某一区域在数学上出现的奇异性。
在这些奇点处,物理量可能会变得无限大,甚至失去意义。
奇点的存在意味着我们的物理理论在这些地方失效,无法给出合理的预测或解释。
在宇宙学中,黑洞便是一个广为人知的奇点。
黑洞是宇宙中极为密集的天体,其引力极其强大,连光都无法逃脱。
黑洞的中心便是一个奇点,称为“奇点”,在这个奇点处,引力和密度变得无限大,同时时间和空间的规律也失效。
由于奇点处的引力无限大,我们无法用任何已知的物理定律来描述黑洞奇点的性质,这也是为什么黑洞被称为“奇点”的原因之一。
除了黑洞,宇宙的大爆炸也是一个奇点的产物。
大爆炸理论认为宇宙在一点上出现了一个奇点,也就是在宇宙的诞生之初,整个宇宙的物质和能量都被压缩到了一个点上,形成了一个奇点。
在这个奇点处,宇宙的密度和温度都无限大,时间和空间的规律失效,这也是宇宙的起源所在。
奇点的存在引发了很多物理学家的思考,他们试图寻找一种新的理论来描述奇点,以使物理理论在奇点处仍然有效。
一些物理学家认为,引力量子化的理论或许能够解释奇点,将广义相对论与量子力学相结合,以找到一个更加完整的理论来描述奇点的性质。
然而,目前仍然没有一个被广泛接受的理论能够准确描述奇点的性质,奇点仍然是一个物理理论中的谜团。
总的来说,奇点是广义相对论中的一个重要概念,它揭示了物质和能量的极限状态,同时也挑战着我们对宇宙的认识。
通过研究奇点,我们或许可以更深入地理解宇宙的奇特现象,以及物理规律的本质。
在未来的研究中,我们希望能够找到一种新的理论,来解释奇点的性质,从而更好地理解宇宙的奇点,揭示宇宙的奥秘。
知识百科:广义相对论基本原理的简单解释

知识百科:广义相对论基本原理的简单解释广义相对论(GeneralRelativity)是一门研究物理宇宙中物质与能量、时空与引力之间关系的科学。
自1915年AlbertEinstein提出以来,广义相对论一直是物理学界最令人赞叹的成果之一,为物理学家们提供了一种有效的研究宇宙之结构的统一的理论框架。
然而,广义相对论的基本原理在一开始并不容易理解,就连当今最顶尖的物理学家们也不能轻易领会它的要旨。
本文旨在提供一些关于广义相对论的简单解释,以便读者能够更好地理解它。
首先,让我们来看看广义相对论的基本原理。
广义相对论的基本原理是时空是弯曲的,所以物体在某个时空中的运动会受到时空的弯曲而引起变化。
空间本身是可以弯曲的,当它弯曲的时候,时间也会受到影响。
这就是所谓的“时空统一”的思想。
此外,广义相对论也说明了引力是一种不断变化的现象,它由大质量物体发出,并影响周围小质量物体的运动,甚至可以使宇宙表面不断膨胀。
在进一步探讨广义相对论的基本原理之前,我们需要先了解它的起源。
广义相对论的研究开始于1907年,当时Albert Einstein正在试着提出了“广义相对性原理”,该原理声称有一种“大统一理论”,可以解释宇宙中的物质、能量、时空与引力之间的关系,这一统一的理论可以运用在宇宙的任何地方,而且不会受到空间的影响。
此外,广义相对论还可以解释通常被称之为“引力波”的现象。
根据Einstein的广义相对论,宇宙的空间是弯曲的,而大质量物体会改变它的形状,从而发出强烈的波动,这些强烈的波动被称为引力波。
这种现象被证实了,因为2009年美国国家航空航天局(NASA)发射了一颗叫做“开普勒”的探测器,它收集了宇宙中发出的引力波,从而为人们提供了关于宇宙真实性的新发现和证据。
最后,广义相对论还可以解释一些宇宙学现象,例如宇宙的膨胀,以及宇宙中某些黑洞的形成等。
由于时空的弯曲,会使得一些质量越来越大,从而形成某种引力潮流,这样一来,它就会产生越来越大的吸力,从而形成一个巨大的黑洞。
广义相对论通俗易懂比喻

广义相对论通俗易懂比喻
广义相对论,是爱因斯坦于1915年以几何语言建立而成的引力理论,将引力描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空,以解释物体在强重力场(例如:黑洞,星体)附近的运动。
想象一下,当我们站在软软的蹦床上,我们的身体会向下凹陷,而当我们开始跳跃,我们不仅向上移动,而且还会在蹦床的表面形成一个凹陷。
这个蹦床就像是我们所处的四维时空,而我们的跳跃就像是物质和能量在时空中产生的引力。
进一步地,当我们跳得更高,蹦床的凹陷会更深,这就好比是黑洞附近的强重力场。
在黑洞附近,由于引力极强,时间都会变慢,甚至可能停止。
这就好像我们在蹦床上跳得越高,感觉时间过得越慢一样。
此外,广义相对论还预测了引力波的存在。
想象一下,当一个重物在蹦床上快速移动,它会在蹦床上产生涟漪,这些涟漪就是引力波。
同样地,当两个黑洞合并或者星体坍塌,也会产生强烈的引力波。
所以,虽然广义相对论的数学基础和应用可能非常复杂,但是通过这些日常的比喻和想象,我们可以更深入地理解它的基本概念和原理。
当然,这些比喻只是为了帮助我们更好地理解这个理论,而实际的物理现象和规律要远比这些比喻复杂和微妙。
广义相对论介绍

广义相对论介绍广义相对论(General Theory of Relativity)是物理学家阿尔伯特·爱因斯坦于1915年提出的一项革命性的科学理论,它彻底改变了我们对引力的理解,重新定义了时空的本质,并提供了宇宙演化的新框架。
以下是广义相对论的详细介绍:1. 引言广义相对论是物理学中的一项杰出成就,它是关于引力的现代理论。
在广义相对论之前,牛顿的引力理论被广泛接受,它将引力视为物体之间的相互吸引力,通过引力作用力来描述。
然而,爱因斯坦的广义相对论提出了一种全新的理解引力的方式,即质量和能量并不像牛顿理论中那样通过作用力来相互作用,而是通过弯曲时空来影响物体的运动轨迹。
2. 时空的曲率广义相对论的核心思想是时空的曲率。
爱因斯坦认为,质量和能量引起了时空的弯曲,就像放在弯曲表面上的物体会沿着曲线移动一样。
这种弯曲效应导致物体的自由下落,看起来就像是受到了引力。
这个理念在当今的物理学中被称为“引力是时空的弯曲”。
3. 等效原理广义相对论中的一个关键概念是等效原理。
它表明,所有的物体都以相同的方式响应引力场,不论它们的质量或性质如何。
这意味着一个物体的自由下落只是它沿着弯曲时空中的测地线运动,而不受其自身性质的影响。
4. 爱因斯坦场方程广义相对论的核心数学工具是爱因斯坦场方程,它描述了时空如何与物质和能量分布相互作用。
这个方程包含了时空度量张量和能动张量,通过它可以计算出时空的度量和物体的运动。
爱因斯坦场方程的解决方法被称为“度规”,它决定了时空的几何结构。
5. 实验验证广义相对论的一大特点是它的预言在许多实验和观测中得到了验证。
一些著名的验证实验包括:黯淡的恒星位置偏移:1919年的日食观测表明,太阳光经过太阳边缘时会受到引力的影响,导致背景恒星的位置发生微小偏移,这与广义相对论的预言相符。
引力透镜效应:引力场会弯曲光线,使远处的物体看起来像是被放大了。
这个效应已在许多天文观测中得到了验证。
爱因斯坦 广义相对论

爱因斯坦与广义相对论引言爱因斯坦(Albert Einstein)是20世纪最伟大的科学家之一,他的名字和他的理论——广义相对论(General Theory of Relativity)被人们广泛熟知。
广义相对论是关于引力的一种理论,它在物理学领域产生了深远的影响,不仅改变了人们对空间、时间和引力的认识,还为现代宇宙学和黑洞研究奠定了基础。
爱因斯坦的生平爱因斯坦于1879年出生在德国乌尔姆一个犹太家庭中。
他从小就展示出非凡的智慧和好奇心。
在求学过程中,他遇到了一些困难,但始终保持着对知识的渴望。
1905年,他发表了四篇开创性的科学论文,这被称为“奇迹年”,其中包括了著名的相对论。
狭义相对论与广义相对论狭义相对论(Special Theory of Relativity)是爱因斯坦首先提出的一种关于时空变换和光速不变性的理论。
它揭示了物理学中的一些重要规律,如质能等价原理(E=mc²)和光速极限等。
然而,狭义相对论只适用于惯性参考系,无法解释引力现象。
为了解决引力问题,爱因斯坦在1915年提出了广义相对论。
广义相对论是一种关于时空与物质之间相互作用的理论,它认为引力是由物质弯曲时空所产生的。
这个理论通过引入度量张量和爱因斯坦场方程来描述时空的几何性质,并预言了一系列重要现象,如光线偏折、时间膨胀和黑洞。
时空弯曲与引力广义相对论中最核心的概念就是时空的弯曲。
根据爱因斯坦的理论,物体会沿着弯曲时空中最短路径运动,这条路径被称为测地线。
当物体受到引力作用时,它会沿着测地线运动。
爱因斯坦场方程表明了物质如何影响时空结构。
其中一个关键项是能量动量张量,它描述了物质在时空中分布的方式。
根据这个方程,当物质存在时,时空会弯曲,形成引力场。
这种引力场会影响到周围的物体,使它们受到引力作用。
实验证实与广义相对论广义相对论的预言在后来的实验证实中得到了确认。
其中最著名的是1919年英国皇家学会组织的日食观测实验。
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广义相对论一个极其不可思议的世界谷锐译原文:Slaven广义相对论的基本概念解释:在开始阅读本短文并了解广义相对论的关键特点之前,我们必须假定一件事情:狭义相对论是正确的。
这也就是说,广义相对论是基于狭义相对论的。
如果后者被证明是错误的,整个理论的大厦都将垮塌。
为了理解广义相对论,我们必须明确质量在经典力学中是如何定义的。
质量的两种不同表述:首先,让我们思考一下质量在日常生活中代表什么。
“它是重量”?事实上,我们认为质量是某种可称量的东西,正如我们是这样度量它的:我们把需要测出其质量的物体放在一架天平上。
我们这样做是利用了质量的什么性质呢?是地球和被测物体相互吸引的事实。
这种质量被称作“引力质量”。
我们称它为“引力的”是因为它决定了宇宙中所有星星和恒星的运行:地球和太阳间的引力质量驱使地球围绕后者作近乎圆形的环绕运动。
现在,试着在一个平面上推你的汽车。
你不能否认你的汽车强烈地反抗着你要给它的加速度。
这是因为你的汽车有一个非常大的质量。
移动轻的物体要比移动重的物体轻松。
质量也可以用另一种方式定义:“它反抗加速度”。
这种质量被称作“惯性质量”。
因此我们得出这个结论:我们可以用两种方法度量质量。
要么我们称它的重量(非常简单),要么我们测量它对加速度的抵抗(使用牛顿定律)。
人们做了许多实验以测量同一物体的惯性质量和引力质量。
所有的实验结果都得出同一结论:惯性质量等于引力质量。
牛顿自己意识到这种质量的等同性是由某种他的理论不能够解释的原因引起的。
但他认为这一结果是一种简单的巧合。
与此相反,爱因斯坦发现这种等同性中存在着一条取代牛顿理论的通道。
日常经验验证了这一等同性:两个物体(一轻一重)会以相同的速度“下落”。
然而重的物体受到的地球引力比轻的大。
那么为什么它不会“落”得更快呢?因为它对加速度的抵抗更强。
结论是,引力场中物体的加速度与其质量无关。
伽利略是第一个注意到此现象的人。
重要的是你应该明白,引力场中所有的物体“以同一速度下落”是(经典力学中)惯性质量和引力质量等同的结果。
现在我们关注一下“下落”这个表述。
物体“下落”是由于地球的引力质量产生了地球的引力场。
两个物体在所有相同的引力场中的速度相同。
不论是月亮的还是太阳的,它们以相同的比率被加速。
这就是说它们的速度在每秒钟内的增量相同。
(加速度是速度每秒的增加值)引力质量和惯性质量的等同性是爱因斯坦论据中的第三假设爱因斯坦一直在寻找“引力质量与惯性质量相等”的解释。
为了这个目标,他作出了被称作“等同原理”的第三假设。
它说明:如果一个惯性系相对于一个伽利略系被均匀地加速,那么我们就可以通过引入相对于它的一个均匀引力场而认为它(该惯性系)是静止的。
让我们来考查一个惯性系K’,它有一个相对于伽利略系的均匀加速运动。
在K 和K’周围有许多物体。
此物体相对于K是静止的。
因此这些物体相对于K’有一个相同的加速运动。
这个加速度对所有的物体都是相同的,并且与K’相对于K的加速度方向相反。
我们说过,在一个引力场中所有物体的加速度的大小都是相同的,因此其效果等同于K’是静止的并且存在一个均匀的引力场。
因此如果我们确立等同原理,两个物体的质量相等只是它的一个简单推论。
这就是为什么(质量)等同是支持等同原理的一个重要论据。
通过假定K’静止且引力场存在,我们将K’理解为一个伽利略系,(这样我们就可以)在其中研究力学规律。
由此爱因斯坦确立了他的第四个原理。
作者:谷锐译原文:Slaven责任编辑:skylook 广义相对论一个极其不可思议的世界谷锐译原文:Slaven广义相对论的基本概念解释:在开始阅读本短文并了解广义相对论的关键特点之前,我们必须假定一件事情:狭义相对论是正确的。
这也就是说,广义相对论是基于狭义相对论的。
如果后者被证明是错误的,整个理论的大厦都将垮塌。
为了理解广义相对论,我们必须明确质量在经典力学中是如何定义的。
质量的两种不同表述:首先,让我们思考一下质量在日常生活中代表什么。
“它是重量”?事实上,我们认为质量是某种可称量的东西,正如我们是这样度量它的:我们把需要测出其质量的物体放在一架天平上。
我们这样做是利用了质量的什么性质呢?是地球和被测物体相互吸引的事实。
这种质量被称作“引力质量”。
我们称它为“引力的”是因为它决定了宇宙中所有星星和恒星的运行:地球和太阳间的引力质量驱使地球围绕后者作近乎圆形的环绕运动。
现在,试着在一个平面上推你的汽车。
你不能否认你的汽车强烈地反抗着你要给它的加速度。
这是因为你的汽车有一个非常大的质量。
移动轻的物体要比移动重的物体轻松。
质量也可以用另一种方式定义:“它反抗加速度”。
这种质量被称作“惯性质量”。
因此我们得出这个结论:我们可以用两种方法度量质量。
要么我们称它的重量(非常简单),要么我们测量它对加速度的抵抗(使用牛顿定律)。
人们做了许多实验以测量同一物体的惯性质量和引力质量。
所有的实验结果都得出同一结论:惯性质量等于引力质量。
牛顿自己意识到这种质量的等同性是由某种他的理论不能够解释的原因引起的。
但他认为这一结果是一种简单的巧合。
与此相反,爱因斯坦发现这种等同性中存在着一条取代牛顿理论的通道。
日常经验验证了这一等同性:两个物体(一轻一重)会以相同的速度“下落”。
然而重的物体受到的地球引力比轻的大。
那么为什么它不会“落”得更快呢?因为它对加速度的抵抗更强。
结论是,引力场中物体的加速度与其质量无关。
伽利略是第一个注意到此现象的人。
重要的是你应该明白,引力场中所有的物体“以同一速度下落”是(经典力学中)惯性质量和引力质量等同的结果。
现在我们关注一下“下落”这个表述。
物体“下落”是由于地球的引力质量产生了地球的引力场。
两个物体在所有相同的引力场中的速度相同。
不论是月亮的还是太阳的,它们以相同的比率被加速。
这就是说它们的速度在每秒钟内的增量相同。
(加速度是速度每秒的增加值)引力质量和惯性质量的等同性是爱因斯坦论据中的第三假设爱因斯坦一直在寻找“引力质量与惯性质量相等”的解释。
为了这个目标,他作出了被称作“等同原理”的第三假设。
它说明:如果一个惯性系相对于一个伽利略系被均匀地加速,那么我们就可以通过引入相对于它的一个均匀引力场而认为它(该惯性系)是静止的。
让我们来考查一个惯性系K’,它有一个相对于伽利略系的均匀加速运动。
在K 和K’周围有许多物体。
此物体相对于K是静止的。
因此这些物体相对于K’有一个相同的加速运动。
这个加速度对所有的物体都是相同的,并且与K’相对于K的加速度方向相反。
我们说过,在一个引力场中所有物体的加速度的大小都是相同的,因此其效果等同于K’是静止的并且存在一个均匀的引力场。
因此如果我们确立等同原理,两个物体的质量相等只是它的一个简单推论。
这就是为什么(质量)等同是支持等同原理的一个重要论据。
通过假定K’静止且引力场存在,我们将K’理解为一个伽利略系,(这样我们就可以)在其中研究力学规律。
由此爱因斯坦确立了他的第四个原理。
作者:谷锐译原文:Slaven责任编辑:skylook爱因斯坦第四假设谷锐译原文:Slaven爱因斯坦的第四假设是其第一假设的推广。
它可以这样表述:自然法则在所有的系中都是相同的。
不可否认,宣称所有系中的自然规律都是相同的比称只有在伽利略系中自然规律相同听起来更“自然”。
但是我们不知道(外部)是否存在一个伽利略系。
这个原理被称作“广义相对论原理”死亡电梯让我们假想一个在摩天大楼内部自由下落的电梯,里面有一个蠢人。
这人让他的表和手绢同时落下。
会发生什么呢?对于一个电梯外以地球为参照系的人来说,表、手绢、人和电梯正以完全一致的速度下落。
(让我们复习一下:依据等同性原理,引力场中物体的运动不依赖于它的质量。
)所以表和地板,手绢和地板,人和表,人和手绢的距离固定不变。
因此对于电梯里的人而言,表和手绢将呆在他刚才扔它们的地方。
如果这人给他的手表或他的手绢一个特定的速度,它们将以恒定的速度沿直线运动。
电梯表现得象一个伽利略系。
然而,这不会永远持续下去。
迟早电梯都会撞碎,电梯外的观察者将去参加一个意外事故的葬礼。
现在我们来做第二个理想化的试验:我们的电梯原离任何大质量的物体。
比如,正在宇宙深处。
我们的大蠢蛋从上次事故中逃生。
他在医院呆了几年后,决定重返电梯。
突然一个生物开始拖动这个电梯。
经典力学告诉我们:恒力将产生恒定的加速度。
(对于非常高速的情况这条规律不适用。
因为一个物体的质量随速度增加而增大。
在我们这个试验中我们假定它是正确的。
)由此,电梯在伽利略系中将有一个加速运动。
我们的天才傻瓜呆在电梯里让他的手绢和手表下落。
电梯外伽利略系中的人认为手表和手绢会撞到地板上。
这是由于地板因其加速度而向它们(手绢和手表)撞过来。
事实上,电梯外的人将会发现表和地板以及手绢和地板间的距离以相同的速率在减小。
另一方面,电梯里的人会注意到他的手表和手绢有相同的加速度,他会把这归因于引力场。
这两种解释看起来似乎一样:一边是一个加速运动,另一边是一致的运动和引力场。
让我们再做一个实验来证明引力场的存在。
一束光通过窗户射在对面的墙上。
我们的两位观察者是这样解释的:在电梯外的人告诉我们:光通过窗户以恒定的速度(当然了!)沿一条直线水平地射进电梯,照在对面的墙上。
但由于电梯正在向上运动,所以光线的照射点应在此入射点稍下的位置上。
电梯里的人说:我们处于引力场中。
由于光没有质量,它不会受引力场的影响,它会恰好落在入射点正对的点上。
噢!问题出现了。
两个观察者的意见不一致。
然而在电梯里的人犯了个错误。
他说光没有质量,但光有能量,而能量有一个质量(记住一焦耳能量的质量是:M=E/C2)因此光将有一个向地板弯曲的轨迹,正象外部的观察者所说的那样。
由于能量的质量极小(C2=300,000,000×300,000,000),这种现象只能在非常强的引力场附近被观察到。
这已经被证实:由于太阳的巨大质量,光线在靠近太阳时会发生弯曲。
这个试验是爱因斯坦理论(广义相对论)的首次实证。
从所有这些实验中我们得出结论:通过引入一个引力场我们可以把一个加速系视为伽利略系。
将其引伸,我们认为它对所有的运动都适用,不论它们是旋转的(向心力被解释为引力场)还是不均匀加速运动(对不满足黎曼(Riemann)条件的引力场通过数学方法加以转换)。
你看,广义相对论与实践处处吻合。
上述例子取自“L'évolution des idées en Physique” 爱因斯坦和Leopold Infeld 著。
这是一本伟大的书。
如果你对相对论物理有兴趣,不妨一读,奇妙极了!?作者:谷锐译原文:Slaven宇宙几何谷锐译原文:Slaven现在,事情将开始变得十分奇怪。
我确信当你发现时间膨胀时你会感到十分奇怪。
但爱因斯坦也发现了这一假设的另一个奇怪得结果:(在大多数情况下)我们所生活的世界不是欧几里德式的。