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介紹一下廣義相對(duì)論

更新時(shí)間:2024-04-22 文章作者:admin3 信息來源:http://wuliok.com 閱讀次數(shù):

由于慣性系無法定義,愛因斯坦將相對(duì)性原理推廣到非慣性系,提出了廣義相對(duì)論的第一個(gè)原理:廣義相對(duì)性原理。其內(nèi)容是,所有參考系在描述自然定律時(shí)都是等效的。這與狹義相對(duì)性原理有很大區(qū)別。在不同參考系中,一切物理定律完全等價(jià),沒有任何描述上的區(qū)別。但在一切參考系中,這是不可能的,只能說不同參考系可以同樣有效的描述自然律。這就需要我們尋找一種更好的描述方法來適應(yīng)這種要求。通過狹義相對(duì)論,很容易證明旋轉(zhuǎn)圓盤的圓周率大于3。14。因此,普通參考系應(yīng)該用黎曼幾何來描述。第二個(gè)原理是光速不變?cè)恚汗馑僭谌我鈪⒖枷祪?nèi)都是不變的。它等效于在四維時(shí)空中光的時(shí)空點(diǎn)是不動(dòng)的。當(dāng)時(shí)空是平直的,在三維空間中光以光速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)時(shí)空彎曲時(shí),在三維空間中光沿著彎曲的空間運(yùn)動(dòng)??梢哉f引力可使光線偏折,但不可加速光子。第三個(gè)原理是最著名的等效原理。質(zhì)量有兩種,慣性質(zhì)量是用來度量物體慣性大小的,起初由牛頓第二定律定義。引力質(zhì)量度量物體引力荷的大小,起初由牛頓的萬有引力定律定義。它們是互不相干的兩個(gè)定律。慣性質(zhì)量不等于電荷,甚至目前為止沒有任何關(guān)系。那么慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量(引力荷)在牛頓力學(xué)中不應(yīng)該有任何關(guān)系。然而通過當(dāng)代最精密的試驗(yàn)也無法發(fā)現(xiàn)它們之間的區(qū)別,慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量嚴(yán)格成比例(選擇適當(dāng)系數(shù)可使它們嚴(yán)格相等)。廣義相對(duì)論將慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量完全相等作為等效原理的內(nèi)容。慣性質(zhì)量聯(lián)系著慣性力,引力質(zhì)量與引力相聯(lián)系。這樣,非慣性系與引力之間也建立了聯(lián)系。那么在引力場中的任意一點(diǎn)都可以引入一個(gè)很小的自由降落參考系。由于慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量相等,在此參考系內(nèi)既不受慣性力也不受引力,可以使用狹義相對(duì)論的一切理論。初始條件相同時(shí),等質(zhì)量不等電荷的質(zhì)點(diǎn)在同一電場中有不同的軌道,但是所有質(zhì)點(diǎn)在同一引力場中只有唯一的軌道。等效原理使愛因斯坦認(rèn)識(shí)到,引力場很可能不是時(shí)空中的外來場,而是一種幾何場,是時(shí)空本身的一種性質(zhì)。由于物質(zhì)的存在,原本平直的時(shí)空變成了彎曲的黎曼時(shí)空。在廣義相對(duì)論建立之初,曾有第四條原理,慣性定律:不受力(除去引力,因?yàn)橐Σ皇钦嬲牧?的物體做慣性運(yùn)動(dòng)。在黎曼時(shí)空中,就是沿著測地線運(yùn)動(dòng)。測地線是直線的推廣,是兩點(diǎn)間最短(或最長)的線,是唯一的。比如,球面的測地線是過球心的平面與球面截得的大圓的弧。但廣義相對(duì)論的場方程建立后,這一定律可由場方程導(dǎo)出,于是慣性定律變成了慣性定理。值得一提的是,伽利略曾認(rèn)為勻速圓周運(yùn)動(dòng)才是慣性運(yùn)動(dòng),勻速直線運(yùn)動(dòng)總會(huì)閉合為一個(gè)圓。這樣提出是為了解釋行星運(yùn)動(dòng)。他自然被牛頓力學(xué)批的體無完膚,然而相對(duì)論又將它復(fù)活了,行星做的的確是慣性運(yùn)動(dòng),只是不是標(biāo)準(zhǔn)的勻速圓周而已。LYD物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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