科普：广义相对论

1、广义相对论方程

在爱因斯坦的时代，黎曼几何已经有了。爱因斯坦在好友罗格斯曼的帮助下熟悉了黎曼几何，但刚开始并没有得到正确的方程。后来他到了德国，跟希尔伯特几次讨论之后得到了正确的方程广义相对论基本方程——场方程。

方程左边是时空曲率，右边是物质的能量动量。它是由十个二阶非线性偏微分方程组成的方程组，左边表示时空弯曲，右边表示物质的存在。

2、简单定性解释时空弯曲

比如我们松开手上的物体，他就会掉下去。按照牛顿的观点，这是受到了地球的吸引（万有引力），产生了加速度，所以物体做匀加速直线运动。按照爱因斯坦的广义相对论，万有引力根本就不是什么力，只是时空弯曲的表现，松手之前，手上的物体受手给他的力。而松开手，物体就不受力了，就自由下落，它做的惯性运动。

再看看行星绕日的运动，行星绕日的运动可以用万有引力定律和牛顿第二定律计算出它的轨道。但是按照爱因斯坦的广西相对论，这是惯性运动，因为万有引力不是力，行星没有受到任何力，绕着太阳转动是一中惯性运动，它只是在自由运动而已。

上图为时空弯曲示意图，一颗恒星把周围的空间压弯了。就像四个人拽开一张床单，床单上放一个铅球，床单被压弯了一样。如果，在弯曲的床单上放一个小球，它将自然的滚过去了，而并没有受牛顿所谓的引力。

3、广义相对论的实验验证

引力红移

由于时空弯曲，钟会变慢，时空弯曲的越厉害，钟走的就越慢，因此太阳周围的钟会比我们地球表面的钟走的慢，如何知道？每一种原子都有特定的光谱线，每一个根光谱线就表示这个原子当中当中有一个以这种特定的频率在震荡着的钟。对比太阳表面的氢和地球表面的氢光谱，就会发现太阳处的钟变慢，太阳上的氢光谱的振动频率慢，所以光谱会长像红端移动，频率减小，波长增大。事实果然氢如此！

引力波的发现

最接底气的实验验证是2016年引力波的发现，它的发现是科学界的壮举，它再一次真正的证明了广义相对论的正确性！

广义相对论是爱因斯坦最得意的成就，他说"狭义相对论如果我不发现，五年之内就会有人发现。广义相对论如果我不发现，50年之内也不会有人发现！ （关注头条号: 万视汇）