只有爱因斯坦才知道广义相对论(广义相对论是如何被爱因斯坦创建出来的)
只有爱因斯坦才知道广义相对论(广义相对论是如何被爱因斯坦创建出来的)
2024-11-22 01:11:50  作者:我有点可爱  网址:https://m.xinb2b.cn/life/bow143382.html

我们都知道,宇宙万物都在不停地运动当中,但这并不意味着运动一定是绝对的,这里就涉及参照物的选择问题。


举个简单的例子,你和朋友坐在高速行驶的汽车里,你们都会认为对方没有动,都是静止的。但外面站在地面上的人会认为你们在快速运动。

到底谁对谁错呢?

都对,无论是静止还是运动都没有错,只是参照物的选择不同罢了。

同时这里还有一个更大的问题。当高速运动中的你和朋友突然急刹车时,你会突然向前冲,好像有某种力量推着你一样,我们知道这是惯性作用,并把这种无形的力叫做“惯性力”。

但惯性力真的存在吗?它到底是什么样的力呢?

强大如牛顿这样的物理学大咖也解释不了。后来爱因斯坦提出狭义相对论之后,依旧对惯性力无能为力。

但爱因斯坦没有放弃,他那天才般的大脑和颠覆性的思维方式让我们看到了“惯性力”的神秘面纱。

在高中物理课上我们都学过,物体有两种质量:引力质量和惯性质量,用公式可以这样表达,前者是牛顿第二定律:F=ma,后者就是万有引力定律。

F=ma公式中的m为什么是惯性质量呢?当我们给质量不同的两个物体施加相同的力量时,物体的加速度肯定不一样,为什么?

就是因为质量的不同造成惯性大小的不同,这时候的质量体现出了惯性,因此叫惯性质量。

惯性质量是对一个物体惯性的度量,而引力质量是对物体之间引力的一种度量。


那么惯性质量和引力质量之间到底有什么关系呢?

在经过长时间深入思考之后,爱因斯坦提出了一个公设:惯性质量和引力质量等价,这个公设也让爱因斯坦敲开了广义相对论的大门!

爱因斯坦不是通过现实中的实验提出这个公设的,而是通过思想实验,下面简单说一说这个思想实验。

你手里拿着一个苹果,你会感受到苹果施加给你的力(重力),当然你也会给苹果一个力,力的作用是相互的。如果你把苹果丢掉,你会发现苹果会以自由落体的方式掉到地面上。

接下来想象一下这个画面。

你在一艘飞船上遨游太空,飞船的加速度正好是9.8米每秒,你手里仍旧拿着一个苹果。假设你不知道自己在飞船上,四周都是密闭的,而且没有任何声音,此刻的你什么感受?

你肯定会觉得自己被关闭在地球上某个封闭空间,因为你感受到的加速度与地面的重力加速度是一样的。这时候的你再扔掉那个苹果,苹果仍会以自由落体的方式落到飞船底部。


也就是说,你在飞船上以9.8米每秒的加速度飞行时的感受,与静止站在地面上是一样的,两者是等效的!


正是因为两者等效,所以你无法区别你到底是在飞船上飞行以9.8米每秒的加速度飞行,还是静止站在地面上!


明白了这点,下面进入更深层次的思想实验。

你仍在以9.8米每秒的加速度飞行的飞船上,不过你手里拿的不是苹果,而是一个激光手枪。当你打开激光枪之后,你会看到激光以直线方向飞行。


但是,如果我在地球上,会看到什么景象呢?由于飞船存在加速度,我会看到激光飞行的路线是弯曲的,向下弯曲。

但是刚才我也说过了,飞船以9.8米每秒的速度飞行,其实就等效于飞船静止在地面上不动。


既然两者是等效的,那就意味着静止在地面上不动的飞船发射激光枪,激光同样会发生弯曲!

但为何我们发现不了这种弯曲呢?比如说打开手电筒,我们只能看到光线直线飞行。

那是因为地球质量实在太小了(当然是相对的),地球质量对光线的弯曲程度实在有限,我们根本观察不到!


这里需要强调一点:光速不变原理,在任何参照系和任何运动状态下,光速都是不变的,这点很重要。

知道了光速不变原理(这个原理是狭义相对论的基本公设之一),就很容易明白“光线的弯曲其实就意味着时空弯曲”。

如何理解时空弯曲呢?

还拿刚才的例子说明。飞船里你的看到光线飞行时水平的,而地球上的我看到光线是弯曲的,这意味着当光线飞到飞船侧壁的距离在我们两人眼里并不相同,我看到的光线飞到飞船侧壁的距离会更长(因为光线是弯曲的)。

这说明,在我们两人眼里,光线并没有同时到达飞船侧壁,这也就是所谓的“同时的相对性”:一个同样的事件,在不同参照系下观察,并不是同时发生的。

可以预见的是,飞船的加速度越大,这种时间差异就越明显,这也是为什么在黑洞附近,时间流逝的速度就变得很慢。

物体都会对周围时空产生弯曲效果,大质量天体的弯曲效果更明显。时间和空间都会发生弯曲,因为时间和空间是一体的,简称“时空”。

以上就是广义相对论诞生的前提,爱因斯坦的深入思考,得出了“时空弯曲”的结论,否定了牛顿的绝对时空观,取而代之的是相对时空观。


惯性质量和引力质量的等效原理,再加上广义相对性原理(在狭义相对论中引入引力作用),在两大原理的基础上,广义相对论应用而生!

”的结论,否定了牛顿的绝对时空观,取而代之的是相对时空观。


惯性质量和引力质量的等效原理,再加上广义相对性原理(在狭义相对论中引入引力作用),在两大原理的基础上,广义相对论应用而生!

  • 请回答1988珍珠现在怎么样(请回答1988珍珠长大了)
  • 2024-11-22请回答1988珍珠长大了近日,通过热播剧《请回答1988》获得大众喜爱的小演员“珍珠”的近况公开,演员金雪的母亲通过个人社交平台公开了女儿的近况照今年9岁的金雪一头齐腰长发,眼睛圆圆,个子长高了不少,十分乖巧可爱小珍珠这个在。
  • 上海居住证登记网上办理(上海居住证居住登记3分钟线上可办理)
  • 2024-11-22上海居住证居住登记3分钟线上可办理昨天上午10时,去年刚毕业的小董来到长宁区虹桥街道党群之家“一网通办”自助办理区,坐进一台“一网通办”服务终端机,拿出身份证放上感应区3分钟不到,崭新的居住证就从机器里“跳”了出来上海市公安局新闻发言。
  • 请查收这份新年献词(新年到了愿我巍巍中华)
  • 2024-11-22新年到了愿我巍巍中华​嘿,小“火”伴!2021年的第一天,向你道一声“早上好”与“新年好”!这是一份跨越万水千山、来自火箭军官兵的祝福:我在高山海岛,也在雪域高原,我在深山密林,也在辽阔平原,我在祖国的每一寸土地上无数个。
  • 地球毁灭灾难片(9部毁天灭地的灾难片)
  • 2024-11-229部毁天灭地的灾难片今天半只猫来盘点9部超级精彩的“拯救世界”电影毁天灭地定义:拯救的主体必须是人类,遭难必须足够大,大到可以导致世界毁灭,并且最后人类成功拯救了世界准备!开始毁天灭地!第9位——《全球风暴》Geosto。
  • 恒温浴缸龙头的预留(浴缸区空间尺寸指引)
  • 2024-11-22浴缸区空间尺寸指引浴缸区是给人泡着沐浴的地方,是卫生间的湿区下面由华建工艺学会、华建环境设计研究所为大家讲述下浴缸区的尺寸设计!▷目录1、浴缸平面布置类型2、浴缸尺寸设计指引3、浴缸给水点件安装高度1.浴缸平面布置类型。
  • 宝宝吐奶的原因及改善方法(宝宝又吐奶别急着换奶粉)
  • 2024-11-22宝宝又吐奶别急着换奶粉■廖木兴/图别急着换奶粉,先试试改善喂养方式吐奶是许多新生宝宝都会经历的问题,特别是在母乳转换奶粉喂养时,有些宝宝吐奶、不吃奶的情况更严重有的家长担心宝宝是否生病了,担心吐奶影响宝宝的生长发育;有的家。
  • 干了几天保育员不想做了怎样和园长说 干了几天保育员不想做了
  • 2024-11-22干了几天保育员不想做了怎样和园长说 干了几天保育员不想做了保育员和幼师的区别俗话说萝卜白菜,各有所爱,市场化经济,我们都可以自由选择自己喜欢的职业但有的朋友干几天保育员,想来个华丽转身做幼师,能随时转么?这个就不是那么的简单了因为幼师一般都是学期教育科班出身。
  • 安徽之旅的感想(安徽人游安徽在宁国寻找光)
  • 2024-11-22安徽人游安徽在宁国寻找光与光相遇沐光而行当丁达尔效应出现时,光就有了形状当我们存在时,光就有了定义让我们与光同行,创造出一场奇妙的相遇于是,光,就有了不一样的含义那么在宁国你想遇见以下哪一种光呢?晨光当清晨的第一缕阳光洒在胡。
  • 迷你世界新年版本那些搞笑的bug(迷你世界愚人节惊喜)
  • 2024-11-22迷你世界愚人节惊喜哈喽,小伙伴们大家好每年的公历4月1日就是愚人节也称万愚节、幽默节,是从19世纪开始在西方兴起流行的民间节日,在这一天人们以各种方式互相欺骗和捉弄,往往在玩笑的最后才揭穿并宣告捉弄对象为“愚人”在今天。
  • 客家俗语5大名言(客家谚语俗语精选十二篇100句释义)
  • 2024-11-22客家谚语俗语精选十二篇100句释义69.早起三朝当一工这是客家人勉励人们要爱惜光阴、勤恳劳动的一句俗语勉励人们每天要早早起床,利用早晨的时光勤快地劳动,三个早晨做的事加起来,相当于完成了一天的工作量70.只要功夫深,瘦土变黄金只要勤奋。