*§ 5-6 广义相对论简介
狭义相对论认为:在所有惯性坐标系中,物理
学定律都具有相同的表达式。在非惯性系中,物理
规律又将如何呢?
爱因斯坦从非惯性系入手,研究与认识了等效
原理,进而建立了研究引力本质和时空理论的广义
相对论。
广义相对论的等效原理
一观测者在火箭舱里做自由落体实验。
在 (b)中火箭静止在地面惯性系上,他将看到
质点因引力作用而自由下落;
广义相对论力学的等效原理
在 (a)中火箭不受引力作用而孤立,质点静止,
但当火箭突然获得一定的向上的加速度(非惯性
系),观测者将观测到和( b)中完全相同的自由
落体运动。
如果不知舱外情况,此该观测者无法判断自己
究竟是在自由空间相对于恒星做加速运动呢还是静
止在引力场中!因为惯性质量相等。
等效原理,在处于均匀的恒定引力场影响下的
惯性系中,所发生的一切物理现象,可以和一个不
受引力影响,但以恒定加速度运动的非惯性系内的
物理现象完全相同。
广义相对论的等效原理
爱因斯坦据此把相对性原理推广到非惯性系得到
广义相对论相对性原理,
物理定律在非惯性系中,可以和局部惯性系中完
全相同,但在局部惯性系中要有引力存在,或者说,
所有非惯性系和所有引力场存在的惯性系对于描述物
理现象都是等价的。
在非均匀引力场中,其中一点所在的局部可看作
惯性系,叫 局部惯性系 。许多局部惯性系间有相对速
度,可应用狭义相对论结果。
广义相对论力学的等效原理
相对论动力学基础
广义相对论考虑了引力场的作用, 因而认识物
质, 时间, 空间的关系比经典物理更为复杂 。 广义
相对论证明:引力场越强的地方, 时钟走的越慢 。
从此预测了光谱线的红移;
光线经过质量较大的物体, 受其引力场影响,
应向该物体方向偏转 。
光线经过太阳附近, 偏转 1.75"
太阳
地球
地球
1.75"
水星在近日点的进动 。
水星的轨道不是严格闭合的 。
从牛顿力学可得到解释但计算值比观测值每
世纪 5600.73 " 的进动少 43.11 " 。
从广义相对论出发, 考虑时空弯曲, 就能得
到 43,03 "的附加值 。
相对论是关于时间, 空间和引力的现代物理
理论, 在整个物理学史上具有深远意义 。
相对论动力学基础
水星在近日点的进动 。
水星的轨道不是严格闭合的 。
从牛顿力学可得到解释但计算值比观测值每
世纪 5600.73 " 的进动少 43.11 " 。
从广义相对论出发, 考虑时空弯曲, 就能得
到 43,03 "的附加值 。
相对论是关于时间, 空间和引力的现代物理
理论, 在整个物理学史上具有深远意义 。
相对论动力学基础
狭义相对论认为:在所有惯性坐标系中,物理
学定律都具有相同的表达式。在非惯性系中,物理
规律又将如何呢?
爱因斯坦从非惯性系入手,研究与认识了等效
原理,进而建立了研究引力本质和时空理论的广义
相对论。
广义相对论的等效原理
一观测者在火箭舱里做自由落体实验。
在 (b)中火箭静止在地面惯性系上,他将看到
质点因引力作用而自由下落;
广义相对论力学的等效原理
在 (a)中火箭不受引力作用而孤立,质点静止,
但当火箭突然获得一定的向上的加速度(非惯性
系),观测者将观测到和( b)中完全相同的自由
落体运动。
如果不知舱外情况,此该观测者无法判断自己
究竟是在自由空间相对于恒星做加速运动呢还是静
止在引力场中!因为惯性质量相等。
等效原理,在处于均匀的恒定引力场影响下的
惯性系中,所发生的一切物理现象,可以和一个不
受引力影响,但以恒定加速度运动的非惯性系内的
物理现象完全相同。
广义相对论的等效原理
爱因斯坦据此把相对性原理推广到非惯性系得到
广义相对论相对性原理,
物理定律在非惯性系中,可以和局部惯性系中完
全相同,但在局部惯性系中要有引力存在,或者说,
所有非惯性系和所有引力场存在的惯性系对于描述物
理现象都是等价的。
在非均匀引力场中,其中一点所在的局部可看作
惯性系,叫 局部惯性系 。许多局部惯性系间有相对速
度,可应用狭义相对论结果。
广义相对论力学的等效原理
相对论动力学基础
广义相对论考虑了引力场的作用, 因而认识物
质, 时间, 空间的关系比经典物理更为复杂 。 广义
相对论证明:引力场越强的地方, 时钟走的越慢 。
从此预测了光谱线的红移;
光线经过质量较大的物体, 受其引力场影响,
应向该物体方向偏转 。
光线经过太阳附近, 偏转 1.75"
太阳
地球
地球
1.75"
水星在近日点的进动 。
水星的轨道不是严格闭合的 。
从牛顿力学可得到解释但计算值比观测值每
世纪 5600.73 " 的进动少 43.11 " 。
从广义相对论出发, 考虑时空弯曲, 就能得
到 43,03 "的附加值 。
相对论是关于时间, 空间和引力的现代物理
理论, 在整个物理学史上具有深远意义 。
相对论动力学基础
水星在近日点的进动 。
水星的轨道不是严格闭合的 。
从牛顿力学可得到解释但计算值比观测值每
世纪 5600.73 " 的进动少 43.11 " 。
从广义相对论出发, 考虑时空弯曲, 就能得
到 43,03 "的附加值 。
相对论是关于时间, 空间和引力的现代物理
理论, 在整个物理学史上具有深远意义 。
相对论动力学基础