什么是廣義相對論(General Relativity)？

廣義相對論是描述物質、能量、時間和空間如何相互作用的科學理論。1917年愛因斯坦首次發表這一理論是對狹義相對論的延伸。廣義相對論將空間和時間視為一個統一的四維"時空"；在廣義相對論下，物質使時空的幾何學變形，時空...

廣義相對論是描述物質、能量、時間和空間如何相互作用的科學理論。1917年愛因斯坦首次發表這一理論是對狹義相對論的延伸。廣義相對論將空間和時間視為一個統一的四維"時空"；在廣義相對論下，物質使時空的幾何學變形，時空變形使物質運動，我們把它看作是引力。

愛因斯坦相對論的一部分廣義相對論的基本假設是由重力引起的力和加速度引起的力是相等的，如果一個封閉的盒子正在加速，那么在盒子里做的任何實驗都無法判斷盒子是在重力場中靜止還是在加速這個原理，即所有的物理定律對于加速的觀測者和在引力場中的觀測者來說都是一樣的，被稱為等效原理；它已經被實驗測試到精確到小數點后12位以上愛因斯坦于1917年發表了廣義相對論，其最重要的結論是空間不可能存在所有觀察者的歐幾里德定律。在彎曲的空間中，例如翹曲的薄板，幾何的正常定律并不總是成立的在彎曲的空間里，可以構造一個角加起來大于或小于180度的三角形，或者畫出兩條相交的平行線。隨著時空曲率趨于零，狹義相對論變得越來越精確；如果時空是平的，這兩種理論是一致的。物質曲線空間是如何用愛因斯坦場方程計算的，它的形式是G=T；G描述空間的曲率，而T描述物質的分布。因為空間是彎曲的，廣義相對論中的物體并不總是直線運動，就像你把球滾進漏斗里就不會直線運動一樣，自由下落的物體從a點到B點的路徑總是最短的，這不一定是直線；它所走的那條線被稱為測地線。我們把偏離直線的偏差看作是"重力"的影響——地球不會沿直線運動，因為太陽扭曲了地球附近的時空，使其沿橢圓軌道運動由于引力和加速力完全相等，狹義相對論中對快速移動物體的所有影響也適用于重力場深處的物體。靠近引力源的物體會發出多普勒頻移的光，就像它在加速一樣光源的時間似乎也會變慢，任何入射光都會被場彎曲。這會導致強引力源像透鏡一樣使光線彎曲，使遠處的物體聚焦；這種現象在深空天文學中經常出現，一個星系會彎曲另一個星系的光，從而出現多個圖像。

發表于 2020-08-26 10:12
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分類：科學教育

什么是廣義相對論(General Relativity)？

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