相对论是关于时空和引力的基本理论
物理学中的时空理论

物理学中的时空理论随着时间的推移,人们对于时空理论的认知与研究不断深入,但与此同时,对于这一领域的探究也让越来越多的人感到陌生和复杂。
那么,什么是时空理论呢?时空理论是物理学的一个重要分支,旨在解答宇宙中一些最基本的问题,例如时间和空间的本质,物质的构成以及宇宙的起源等。
这一理论涉及到纯粹的理论推演和实验验证相结合,因此具有非常高的学术价值和实践价值。
相对论是时空理论的基础,它提出了时间和空间的相对性,即在不同的参考系中,时间和空间会出现变化。
进一步发展出的广义相对论,更是将引力与时空紧密联系起来,揭示了宇宙的运动和变化。
而量子场论则帮助人们深刻理解量子力学中的“奇怪现象”,例如纠缠和不确定性等,进一步推动了时空理论的发展。
时空理论的研究也经历了多个阶段。
光学和计时器的发展,让人们更好地认识到时间和空间的测量问题,而伽利略和牛顿的在力学领域的成就也为此奠定了重要基础。
随后爱因斯坦的相对论研究和霍金的黑洞理论更是在此基础上取得了更为深入的探究和发现。
除此之外,时空理论的基础数学工具也十分重要。
其中,弯曲空间是计算广义相对论的重要工具,把宇宙看成是一张弹性的网,这一概念使人们可以描绘出地球这样的天体让月亮围绕它绕行的过程。
量子场论为理解微观世界提供了新的方法和工具,使用波动场的概念来描述物质的行为,这一理论揭示出了诸如电磁力、弱相互作用、强相互作用等基本力。
尽管如此,时空理论的研究仍然存在不少的挑战和待解决的难题。
量子场论与广义相对论的结合产生的矛盾问题,卡尔·颜宁则通过测量引力波为广义相对论的正确性做出了重要验证。
而在寻找万有引力和量子力学的统一理论方面,超弦理论则是当今最具前景的研究方向之一。
总体而言,时空理论的研究是物理学领域中最为前沿和挑战性的学科。
以现代时空理论为基础,生物学、化学、计算机科学等多个领域也进行了很多相关的研究,推动了相关学科的发展。
在未来,时空理论的研究也将继续前行,为人类探索宇宙提供基础性和深刻的认知。
高等广义相对论

高等广义相对论
高等广义相对论是爱因斯坦创立的一种物理学理论,它是爱因斯坦在研究狭义相对论的基础上发展起来的。
相对论是一种描述时空结构和引力作用的理论,它对于解释宇宙的演化和物质的性质有着重要的作用。
在高等广义相对论中,爱因斯坦提出了时空的弯曲概念。
他认为物质和能量的存在会使时空发生弯曲,从而影响物体的运动轨迹。
这种弯曲可以用引力场来描述,引力场的强弱取决于物体的质量和能量分布。
相对论还指出,时间和空间是相互关联的,它们不再是绝对的,而是与物体的运动状态有关。
在高速运动或强引力场中,时间会变得缓慢,空间也会发生扭曲。
这种现象称为时空弯曲效应,它在实际生活中得到了验证。
高等广义相对论还解释了宇宙的起源和演化。
它认为宇宙是由一个初始的奇点爆发而来的,从而产生了宇宙的扩张。
随着时间的推移,宇宙不断地膨胀,星系和星云形成了宇宙的结构。
相对论还预测了黑洞的存在,黑洞是一种极度强大的引力场,吞噬一切物质和能量。
高等广义相对论在物理学领域有着广泛的应用。
它不仅解释了宇宙的演化和结构,还揭示了微观粒子的性质和相互作用。
相对论的发展对于人类认识世界的深入和科学技术的进步起到了重要作用。
高等广义相对论是一种重要的物理学理论,它揭示了时空的弯曲和引力的起源,解释了宇宙的演化和物质的性质。
相对论的发展对于人类认识世界的深入和科学技术的进步具有重要的意义。
通过研究相对论,我们可以更好地理解自然界的规律,并推动科学的发展。
相对论公式

相对论公式1、广义相对论:R_uv-1/2×R×g_uv=κ×T_uv2、狭义相对论:S(R4,η_αβ)3、相对速度公式:△v=|v1-v2|/√(1-v1v2/c^2)4、相对长度公式L=Lo* √(1-v^2/c^2)Lo5、相对质量公式M=Mo/√(1-v^2/c^2)Mo6、相对时间公式t=to* √(1-v^2/c^2)to7、质能方程E=mc^2相对论是关于时空和引力的理论,主要由爱因斯坦创立,依其研究对象的不同可分为狭义相对论和广义相对论。
相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化,它们共同奠定了现代物理学的基础。
相对论极大地改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念,提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。
不过近年来,人们对于物理理论的分类有了一种新的认识——以其理论是否是决定论的来划分经典与非经典的物理学,即“非经典的=量子的”。
在这个意义下,相对论仍然是一种经典的理论。
扩展资料:狭义相对论和广义相对论建立以来,已经过去了很长时间,它经受住了实践和历史的考验,是人们普遍承认的真理。
相对论对于现代物理学的发展和现代人类思想的发展都有巨大的影响。
相对论从逻辑思想上统一了经典物理学,使经典物理学成为一个完美的科学体系。
狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系,指出它们都服从狭义相对性原理,都是对洛伦兹变换协变的,牛顿力学只不过是物体在低速运动下很好的近似规律。
广义相对论又在广义协变的基础上,通过等效原理,建立了局域惯性长与普遍参照系数之间的关系,得到了所有物理规律的广义协变形式,并建立了广义协变的引力理论,而牛顿引力理论只是它的一级近似。
这就从根本上解决了以前物理学只限于惯性系的问题,从逻辑上得到了合理的安排。
相对论严格地考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念,给出了科学而系统的时空观和物质观,从而使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。
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滨州幼儿教师招聘教师资格证《综合素质》试题含答案一、单选题1.关于下面这幅画,正确的一项是()。
图}A.张大千——《振衣千仞岗》B.徐悲鸿——《愚公移山》C.张大千——《来人吴中三隐》D.徐悲鸿——《田横五百士》答案::B解析::【知识点】文化素养——教师的艺术鉴赏素养2.1989年开始全球发行的法国著名的()幼儿科普启蒙系列读物,以生动而百科性的特质向2至8岁的孩子们展开了一个丰富多彩、深入浅出的立体世界,内容涉及孩子们感兴趣的所有领域:自然、动物、植物、历史、技术、日常生活、人的身体等,为孩子自主发现神奇的世界提供了一个很好的窗口。
A.《科技馆里的奥秘》B.《第一次发现》C.《科学好好玩》D.《奇妙世界》答案::B解析::《第一次发现》系列是法国国宝级儿童科普经典.获得多项国际大奖,受到全世界儿童的喜爱。
这系列的每一本书都有一个明确的主题,从最简单的事实描绘开始,不断地延伸拓展,既有对现象的演绎,又有对类型的归纳和总结.知识性与趣味性完美地融合.向2岁~8岁的孩子们呈现了一个丰富多彩、深入浅出的立体世界。
是名副其实的幼儿科普经典。
故本题选B。
3.每天人园前,某幼儿园学生都要在校门口接受值日学生的“搜身”检查。
幼儿园回应称这样做是为了检查学生是否带了零食或者小玩具进入校园。
这种做法()。
A.正确,为了保护学生安全B.错误,侵犯了学生的人身自由权C.正确,能够使校园环境保持整洁D.错误,侵犯了学生的财产权答案::B解析::幼儿园在早上入园时要由保健老师对学生进行“晨检”,“晨检”内容包括四点:一问,有无发烧、咳嗽、腹泻等症状;二摸,额头、手心是否发烫,腮腺及淋巴结是否肿大;三看,神态、口腔、皮肤有无异常;四查,口袋中是否有不安全的东西。
但题干中是由值日学生进行“搜身”,在没有得到法律规定允许的情况下,任何人不能对他人进行“搜身”,这侵犯了人的人身自由权。
故本题选B。
4.教育是社会主义现代化建设的基础,国家保障教育事业()。
广义相对论的基础知识

广义相对论的基础知识广义相对论是爱因斯坦的重要成就之一,它是描述引力的经典理论。
在这个领域里,我们将深入了解一些基础知识,为探索广义相对论的奇妙世界打下基础。
空间与时间的统一相对论革命广义相对论颠覆了牛顿力学中对时空的传统理解。
爱因斯坦认为,时间和空间并不是独立的实体,而是统一起来,构成了四维时空。
物质和能量扭曲了时空的几何结构,引力的产生也是基于此原理。
引力的几何解释在广义相对论中,引力不再是一个简单的相互吸引的力,而是物质和能量在时空中造成的曲率。
这种几何解释为我们理解宇宙中星体运动、黑洞特性等现象提供了全新视角。
弯曲的时空测地线和引力场在弯曲的时空里,物体沿着测地线运动。
引力场实际上是时空曲率的体现,使得物体在运动过程中呈现出不同于牛顿力学下的轨迹和速度变化规律。
光的弯曲广义相对论预言了星体的引力会“弯曲”光线,这一现象在日食观测和引力透镜效应中得到了验证。
光线因为穿越引力场而产生偏折,这一现象也被用来研究宇宙中暗物质的分布。
黑洞和时空奇点奇点和黑洞事件视界相对论的理论预言了黑洞,这是时空弯曲至极致的结果。
黑洞具有奇点,使密度和引力趋于无穷大。
黑洞的事件视界则是一条标记着光无法逃脱的界线,是黑洞的“表面”。
时空扭曲的极限在时空奇点附近,物质和空间的密度变得极端,物理定律无法继续适用。
黑洞的存在引发了许多有趣的讨论,也激发了科学家对时空结构本质的深入思考。
在广义相对论的世界里,时空不再是静止的背景,而是与物质和能量互相影响、交织在一起的动态结构。
通过探索广义相对论的基础知识,我们正不断拓展对宇宙奥秘的理解,揭示着自然界最深层次的运行规律。
广义相对论,让我们重新认识时空的奥秘。
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。
安徽省淮北市杜集区综合基础知识试题汇编【2021年带答案】

安徽省淮北市杜集区综合基础知识试题汇编【2021年带答案】1、单选题《中华人民共和国宪法》规定,公民对国家工作人员的违法失职行为有权向国家机关提出申诉、控诉或者检举。
这属于公民基本权利中的_____。
A: 政治权利B: 监督权利C: 社会经济权利D: 人身自由权利参考答案: B本题解释:【答案】B。
解析:监督权是指公民对国家机关及其工作人员进行批评、建议、申诉、控告或者检举的权利。
监督权包括:(1)批评、建议权;(2)控告检举权;(3)申诉权。
对于公民的申诉、控告和检举,有关国家机关负有査清事实进行处理的义务。
第1题所属考点-题库原题2、单选题大气层中的臭氧层能保护地球上的生物,这主要是因为臭氧层可以_____。
A: 释放出大量的氧气B: 滤除大量的紫外光C: 屏蔽太阳的辐射D: 吸收大量的二氧化碳参考答案: B本题解释:【答案】B。
解析:臭氧层主要分布在平流层,能吸收太阳辐射中的紫外线,保护人类不受紫外线伤害。
故本题答案选B。
第2题所属考点-题库原题3、多选题十七大报告在全面建设小康社会奋斗目标的新要求中,第一次明确提出建设生态文明。
生态文明的核心是从“人统治自然”发展到“人与自然协调发展”。
这说明_____。
A: 发挥主观能动性应当以尊重客观规律为基础B: 主次矛盾在一定条件下相互转化C: 运动是绝对的,静止是相对的D: 事物之间是相互影响、相互制约的参考答案: AD本题解释:参考答案:A,D答案解释:AD【解析】从“人统治自然”发展到“人与自然协调发展”主要反映了实践的主观能动性和自然规律之间的关系。
唯物辩证法认为,人类的实践必须以尊重客观规律为基础,这样才能达到预期目的,如果违背规律办事,不仅会适得其反还会遭到规律的惩罚,酿成恶果。
第3题所属考点-题库原题4、单选题人不能两次踏进同一条河和一次也不能踏进同一条河流这两种说法_____。
A: 前者是诡辩论观点,后者是辩证法观点B: 都是辩证法观点C: 前者是辩证法观点,后着是诡辩论观点D: 都是诡辩论观点参考答案: C本题解释:【答案】C。
爱因斯坦为什么是伟人

爱因斯坦为什么是伟人什么是伟人?什么样的人称得上是伟人?字典上的解释是,伟人指功绩卓著受人尊敬的人。
爱因斯坦被称为20世纪最伟大的科学家,世界十大杰出物理学家之一。
荣耀的光环在他的头顶照耀。
这说明人们称爱因斯坦为伟人是因为他对科学事业做出了卓越的贡献。
爱因斯坦对人类科学的最突出的贡献就是他提出了相对论。
如果说牛顿力学让我们“看到”了太阳系中一些过去未曾发现的星球,让太阳系变得可以为我们的知识所把握,那么,爱因斯坦的理论,则囊括了从原子到整个宇宙空间,空前地启发了人类对物质世界的想象力。
爱因斯坦相对论是关于时空和引力的基本理论,分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。
相对论的基本假设是相对性原理,即物理定律与参照系的选择无关。
狭义相对论讨论的是匀速直线运动的惯性参照系之间的物理定律,后者则推广到具有加速度的参照系中(非惯性系),并在等效原理的假设下,广泛应用于引力场中。
相对论颠覆了人类对宇宙和自然的常识性观念,提出了“时间和空间的相对性”否定了没有经验根据的绝对同时性,进而否定了绝对时间、绝对空间,“四维时空”,“弯曲空间”等全新的概念。
8所以说相对论原理的建立是人类对自然界认识过程中的一次飞跃, 它圆满地把传统物理学包括在自身的理论体系之中。
广义的相对论更开阔了人类的视野,使科学研究的范围从无限小的微观世界直至无限大的宏观世界。
今天,相对论已成为原子能科学、宇宙航行和天文学的理论基础,被广泛运用于理论科学和应用科学之中。
爱因斯坦的伟大成就——相对论,是自然科学发展史上的一个划时代的里程碑除此之外,爱因斯坦还提出了光量子论他用光量子概念轻而易举地解释了光电现象,推导出光电子的最大能量同入射光的频率之间的关系。
“由于他的光电效应定律的发现”,爱因斯坦获得了1921年的诺贝尔物理学奖。
分子运动论提出通过观测由分子运动的涨落现象所产生的悬浮粒子的无规运动,来测定分子的实际大小,解决了半个多世纪来科学界和哲学界争论不休的原子的存在。
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相对论是关于时空和引力的基本理论 相对论[关于时空和引力的基本理论] 相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由阿尔伯特·爱因斯坦创立,依据研究的对象不同分为狭义相对论和广义相对论。相对论的基本假设是相对性原理,即物理定律与参照系的选择无关。 狭义相对论和广义相对的区别是,前者讨论的是匀速直线运动的参照系(惯性参照系)之间的物理定律,后者则推广到具有加速度的参照系中(非惯性系),并在等效原理的假设下,广泛应用于引力场中。相对论极大地改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念,提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。它发展了牛顿力学,推动物理学发展到一个新的高度。 相对论[关于时空和引力的基本理论] - 简介
相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化,它们共同奠定了近代物理学的基础。
相对论的基本假设是相对性原理,即物理定律与参照系的选择无关。 狭义相对论和广义相对论的区别是,前者讨论的是匀速直线运动的参照系(惯性参照系)之间的物理定律,后者则推广到具有加速度的参照系中(非惯性系),并在等效原理的假设下,广泛应用于引力场中。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。奠定了经典物理学基础的经典力学,不适用于高速运动的物体和微观领域。相对论解决了高速运动问题;量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念,提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。
狭义相对论最著名的推论是质能公式,它可以用来计算核反应过程中所释放的能量,并导致了原子弹的诞生。而广义相对论所预言的引力透镜和黑洞,也相继被天文观测所证实。
人们对于物理理论的分类有了一种新的认识——以其理论是否是决定论的来划分经典与非经典的物理学,即“非经典的=量子的”。在这个意义下,相对论仍然是一种经典的理论。[1]
相对论[关于时空和引力的基本理论] - 提出过程 1905年刚刚得到博士学位的爱因斯坦发表的一篇题为《论动体的电动力学》的文章引发了二十世纪物理学的另一场革命。文章研究的是物体的运动对光学现象的影响,这是当时经典物理学面对的另一个难题。
十九世纪中叶,麦克斯韦建立了电磁场理论,并预言了以光速C传播的电磁波的存在。到十九世纪末,实验完全证实了麦克斯韦理论。
当时流行的看法是整个宇宙空间充满一种特殊物质叫做“以太”,电磁波是以太振动的传播。但人们发现,这是一个充满矛盾的理论。如果认为地球是在一个静止的以太中运动,那么根据速度叠加原理,在地球上沿不同方向传播的光的速度必定不一样,但是实验否定了这个结论。如果认为以太被地球带着走,又明显与天文学上的一些观测结果不符。 1887年迈克尔逊和莫雷利用光的干涉现象进行了非常精确的测量,仍没有发现地球有相对于以太的任何运动。对此,洛仑兹(H.A.Lorentz)提出了一个假设,认为一切在以太中运动的物体都要沿运动方向收缩。由此他证明了,即使地球相对以太有运动,迈克尔逊也不可能发现它。爱因斯坦从完全不同的思路研究了这一问题。他指出,只要摒弃牛顿所确立的绝对空间和绝对时间的概念,一切困难都可以解决,根本不需要什么以太。
爱因斯坦提出了两条基本原理作为讨论运动物体光学现象的基础。第一个叫做相对性原理。它是说:如果坐标系K'相对于坐标系K作匀速运动而没有转动,则相对于这两个坐标系所做的任何物理实验,都不可能区分哪个是坐标系K,哪个是坐标系K′。第二个原理叫光速不变原理,它是说光(在真空中)的速度c是恒定的,它不依赖于发光物体的运动速度。
从表面上看,光速不变似乎与相对性原理冲突。因为按照经典力学速度的合成法则,对于K′和K这两个做相对匀速运动的坐标系,光速应该不一样。爱因斯坦认为,要承认这两个原理没有抵触,就必须重新分析时间与空间的物理概念。
经典力学中的速度合成法则实际依赖于如下两个假设: 1.两个事件发生的时间间隔与测量时间所用的钟的运动状态没有关系; 2.两点的空间距离与测量距离所用的尺的运动状态无关。 爱因斯坦发现,如果承认光速不变原理与相对性原理是相容的,那么这两条假设都必须摒弃。这时,对一个钟是同时发生的事件,对另一个钟不一定是同时的,同时性有了相对性。在两个有相对运动的坐标系中,测量两个特定点之间的距离得到的数值不再相等。距离也有了相对性。 如果设K坐标系中一个事件可以用三个空间坐标x、y、z和一个时间坐标t来确定,而K′坐标系中同一个事件由x′、y′、z′和t′来确定,则爱因斯坦发现,x′、y′、z′和t′可以通过一组方程由x、y、z和t求出来。两个坐标系的相对运动速度和光速c是方程的唯一参数。这个方程最早是由洛仑兹得到的,所以称为洛仑兹变换。
利用洛仑兹变换很容易证明,钟会因为运动而变慢,尺在运动时要比静止时短,速度的相加满足一个新的法则。相对性原理也被表达为一个明确的数学条件,即在洛仑兹变换下,带撇的空时变量x'、y'、z'、t'将代替空时变量x、y、z、t,而任何自然定律的表达式仍取与原来完全相同的形式。人们称之为普遍的自然定律对于洛仑兹变换是协变的。这一点在我们探索普遍的自然定律方面具有非常重要的作用。
此外,在经典物理学中,时间是绝对的。它一直充当着不同于三个空间坐标的独立角色。爱因斯坦的相对论把时间与空间联系起来了。认为物理的现实世界是各个事件组成的,每个事件由四个数来描述。这四个数就是它的时空坐标t和x、y、z,它们构成一个四维的连续空间,通常称为闵可夫斯基四维空间。在相对论中,用四维方式来考察物理的现实世界是很自然的。狭义相对论导致的另一个重要的结果是关于质量和能量的关系。在爱因斯坦以前,物理学家一直认为质量和能量是截然不同的,它们是分别守恒的量。爱因斯坦发现,在相对论中质量与能量密不可分,两个守恒定律结合为一个定律。他给出了一个著名的质量-能量公式:E=mc^2,其中c为光速。于是质量可以看作是它的能量的量度。计算表明,微小的质量蕴涵着巨大的能量。这个奇妙的公式为人类获取巨大的能量,制造原子弹和氢弹以及利用原子能发电等奠定了理论基础。 对爱因斯坦引入的这些全新的概念,大部分物理学家,其中包括相对论变换关系的奠基人洛仑兹,都觉得难以接受。旧的思想方法的障碍,使这一新的物理理论直到一代人之后才为广大物理学家所熟悉,就连瑞典皇家科学院,1922年把诺贝尔奖金授予爱因斯坦时,也只是说“由于他对理论物理学的贡献,更由于他发现了光电效应的定律。”对于相对论只字未提。
爱因斯坦于1915年进一步建立起了广义相对论。狭义相对性原理还仅限于两个相对做匀速运动的坐标系,而在广义相对论性原理中匀速运动这个限制被取消了。他引入了一个等效原理,认为我们不可能区分引力效应和非匀速运动,即非匀速运动和引力是等效的。他进而分析了光线在靠近一个行星附近穿过时会受到引力而弯折的现象,认为引力的概念本身完全不必要。可以认为行星的质量使它附近的空间变成弯曲,光线走的是最短程线。基于这些讨论,爱因斯坦导出了一组方程,它们可以确定由物质的存在而产生的弯曲空间几何。利用这个方程,爱因斯坦计算了水星近日点的位移量,与实验观测值完全一致,解决了一个长期解释不了的困难问题,这使爱因斯坦激动不已。他在写给埃伦菲斯特的信中这样写道:“……方程给出了近日点的正确数值,你可以想象我有多高兴!有好几天,我高兴得不知怎样才好。”
1915年11月25日,爱因斯坦把题为“万有引力方程”的论文提交给了柏林的普鲁士科学院,完整地论述了广义相对论。在这篇文章中他不仅解释了天文观测中发现的水星轨道近日点移动之谜,而且还预言:星光经过太阳会发生偏折,偏折角度相当于牛顿理论所预言的数值的两倍。第一次世界大战延误了对这个数值的测定。1919年5月25日的日全食给人们提供了大战后的第一次观测机会。英国人爱丁顿奔赴非洲西海岸的普林西比岛,进行了这一观测。11月6日,汤姆逊在英国皇家学会和皇家天文学会联席会议上郑重宣布:得到证实的是爱因斯坦而不是牛顿所预言的结果。他称赞道“这是人类思想史上最伟大的成就之一。爱因斯坦发现的不是一个小岛,而是整整一个科学思想的新大陆。”泰晤士报以“科学上的革命”为题对这一重大新闻做了报道。消息传遍全世界,爱因斯坦成了举世瞩目的名人。广义相对论也被提高到神话般受人敬仰的宝座。
从那时以来,人们对广义相对论的实验检验表现出越来越浓厚的兴趣。但由于太阳系内部引力场非常弱,引力效应本身就非常小,广义相对论的理论结果与牛顿引力理论的偏离很小,观测非常困难。七十年代以来,由于射电天文学的进展,观测的距离远远突破了太阳系,观测的精度随之大大提高。特别是1974年9月由麻省理工学院的泰勒和他的学生赫尔斯,用305米口径的大型射电望远镜进行观测时,发现了脉冲双星,它是一个中子星和它的伴星在引力作用下相互绕行,周期只有0.323天,它的表面的引力比太阳表面强十万倍,是地球上甚至太阳系内不可能获得的检验引力理论的实验室。经过长达十余年的观测,他们得到了与广义相对论的预言符合得非常好的结果。由于这一重大贡献,泰勒和赫尔斯获得了1993年诺贝尔物理奖。[2]
相对论[关于时空和引力的基本理论] - 分野
弯曲时空的-宇宙模型图图册 狭义与广义相对论的分野传统上,在爱因斯坦刚刚提出相对论的初期,人们以所讨论的问题是否涉及非惯性参考系来作为狭义与广义相对论分类的标志。随着相对论理论的发展,这种分类方法越来越显出其缺点——参考系是跟观察者有关的,以这样一个相对的物理对象来划分物理理论,被认为较不能反映问题的本质。目前一般认为,狭义与广义相对论的区别在于所讨论的问题是否涉及引力(弯曲时空),即狭义相对论只涉及那些没有引力作用或者引力作用可以忽略的问题,而广义相对论则是讨论有引力作用时的物理学的。用相对论的语言来说,就是狭义相对论的背景时空是平直的,即四维平凡流型配以闵氏度规,其曲率张量为零,又称闵氏时空;而广义相对论的背景时空则是弯曲的,其曲率张量不为零。
相对论[关于时空和引力的基本理论] - 佯谬问题 相对论诞生后,曾经有一个令人极感兴趣的疑难问题---双生子佯谬。一对双生子A和B,A在地球上,B乘火箭去做星际旅行,经过漫长岁月返回地球。爱因斯坦由相对论断言,二人经历的时间不同,重逢时B将比A年轻。许多人有疑问,认为A看B在运动,B看A也在运动,为什么不能是A比B年轻呢?由于地球可近似为惯性系,B要经历加速与减速过程,是变加速运动参考系,真正讨论起来非常复杂,因此这个爱因斯坦早已讨论清楚的问题被许多人误认为相对论是自相矛盾的理论。如果用时空图和世界线的概念讨论此问题就简便多了,只是要用到许多数学知识和公式。在此只是用语言来描述一种最简单的情形。不过只用语言无法更详细说明细节,有兴趣的请参考一些相对论书籍。我们的结论是,无论在那个参考系中,B都比A年轻。