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)
2024-11-05 10:37:15  作者:我有点可爱  网址:https://m.xinb2b.cn/tech/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!

  • 工作环境恶劣怎么办 工作环境恶劣没有法律保护
  • 2024-11-06工作环境恶劣怎么办 工作环境恶劣没有法律保护来源:环球时报【环球时报综合报道】当美国人为他们眼中别国存在的“强迫劳动”义愤填膺时,却对自己国家存在的“强迫劳动”视而不见根据美国公民自由联盟(ACLU)和芝加哥大学法学院全球人权诊所(GHRC)于。
  • 张智霖和别人热舞 拍使徒行者2中途闹失踪
  • 2024-11-06张智霖和别人热舞 拍使徒行者2中途闹失踪万众期待的《使徒行者2》终于开播了!虽然前两集就死了近十个人,主角脸集体团灭让人接受唔到;不过剧情还是熟悉的配方还是熟悉的味道,依旧“猜猜谁是卧底”的梗许绍雄饰演的欢喜哥经历了死老婆,才变得皮笑肉不笑。
  • 上海卓越美式幼儿园开放日(圣嘉洪堡国际幼儿园开放日体验)
  • 2024-11-06圣嘉洪堡国际幼儿园开放日体验回复“亲子游泳”,抢龙格亲子游泳免费体验福利回复“夏令营”,报名5天4晚美森夏令营活动回复“农场”,本周六通州这个农场开园庆典,妈妈帮邀请你免费玩!回复“机器人编程”,99元抢5节精品课,还送一大箱有。
  • airforce1蓝丝绸穿搭(国内城市配色终于来了)
  • 2024-11-06国内城市配色终于来了近期,多款AirForce1城市系列先后登场洛杉矶、纽约有五彩拼接配色,涩谷(Shibuya)有万圣节还有“Subway”配色小编一直好奇为什么没有国内城市配色,终于,左等右等盼来了一双非常华丽的上海。
  • 防灾减灾宣传第三弹防溺水知识(家长们防汛防溺水)
  • 2024-11-06家长们防汛防溺水尊敬的家长朋友们:孩子们的安全关系到每一个家庭的幸福,每一次意外的发生,都会给一个家庭带来深深的伤痛,让人扼腕痛惜随着夏季炎热天气的到来,未成年人溺水事件进入高发期,同时暴雨带来的洪水和地质灾害也危及。
  • 文献检索的三个具体方法(文献检索查不全)
  • 2024-11-06文献检索查不全文献检索是科研的基本功,阅读文献是科研人员获取科研信息的重要途径评价文献检索质量的两个最重要的指标是查全率和查准率查全率指的是检出的相关文献量与系统文献库中相关文献总量的比率,它反映该系统文献库中实有。
  • 射雕英雄传里面吴莫愁头像 吴莫愁饰演的铁镜公主
  • 2024-11-06射雕英雄传里面吴莫愁头像 吴莫愁饰演的铁镜公主这段时间,知名导演李少红的最新作品,《大宋宫词》正热映中李少红导演曾经执导过《大明宫词》、《新版红楼梦》等等大制作影视剧,原本大家都很期待《大宋宫词》然而,《大宋宫词》刚一上映,评分和口碑便一落千丈不。
  • 与别人之间的宿命感太强(人群之间的牵绊在某种意义上特别弱)
  • 2024-11-06人群之间的牵绊在某种意义上特别弱人群之间的牵绊在某种意义上特别弱今天听了一些课,继续完成校园运动听到晚上八点多,感觉有点疲惫然后去厨房和妈妈做了鸡蛋面饼今天家里特别安静,小侄姑娘回去爷爷奶奶家了,没有小孩子,真的觉得不热闹了人与人的。
  • 22度适合穿什么衣服(适合22度穿的衣服)
  • 2024-11-06适合22度穿的衣服22度的天气,晴天,可以穿长袖衬衣,T恤.长袖连衣裙等,老年人要加薄外套雨天,可以穿薄毛衣.或薄夹克10度到22度左右的天气一般出现在夏末,或已进入秋季的气候条件下,昼夜温差明显,白天正午闷热,傍晚至。
  • 如何劝说家人不走亲戚(劝说家人不走亲戚的方法简述)
  • 2024-11-06劝说家人不走亲戚的方法简述劝说家人不走亲戚的方法如下首先介绍一下疫情的严重性,特别是对于一些年龄大的老年人和免疫力不强的人来说,感染风险极大告诉他们外面的人都是来自未知地点的,所以谁也不知道他们接触过什么人只要是出门都有一定的。
  • 故事大全睡前故事青蛙搬家(睡前故事鲤鱼跃龙门)
  • 2024-11-06睡前故事鲤鱼跃龙门【鲤鱼跃龙门】传说鲤鱼跃过龙门]就会化身为龙,有千千万万鲤鱼聚集起来,试图跃过那扇高高的门和小鲤鱼关系很好的小青龙来找他:“你也去试试跃龙门吧,这样我们就可以一起去天上玩”小鲤鱼咕嘟咕嘟吐泡泡:“可是。