重力影响下的时空弯曲

在上一篇文章中，阿怪为大家比较详细的解释了什么是狭义相对论，读完之后相信有的朋友会有这样的疑问：狭义相对论讲的都是理想状态下惯性参考系中发生的事，但是现实生活中，几乎是找不到这样的场景的，那这个理论的现实意义是否有待商榷呢？的确如此，为了让相对论能更广泛的解释普遍现象，爱因斯坦花了10年的时间把非惯性系考虑在内，提出了适合一切参考系的“广义相对论”，今天阿怪就为大家详细介绍这个理论。

广义相对论

“广义”对应于“所有参考系”（主要是非惯性参考系，即参考系本身存在加速度）。
广义相对论研究不同参考系中的时空关系，以及质量对时空的影响。
广义相对论的两个假设前提：

广义相对性原理
：物理定律的形式在一切参考系都是不变的。该定理是狭义相对性原理的推广，从此相对论不再与万有引力平行。
等效原理
：分为弱等效原理和强等效原理，弱等效原理认为惯性力场与引力场的
动力学效应
是
局部不可分辨
（即等效）的。强等效原理则将“动力学效应”提升到“任何物理效应”。需强调，无论强、弱等效原理仅对局部惯性系成立，对非局部惯性系（如整个宇宙）等效原理不一定成立。

关于光速不变：广义相对论继承了狭义相对论中“光速不变”的基本假设，但把其适用范围缩小到只限于所涉及的时空附近的局部区域；这是因为对于广义相对论，“在全时空中，不存在惯性参照系，狭义相对论不成立；而在局部时空中，狭义相对论近似成立，且可近似地存在惯性参照系。”

如何把万有引力纳入到相对论中

等效原理

有过蹦极或者跳伞经历的朋友对于“失重”应该不陌生，爱因斯坦就是在思考失重时突然想到：如果一个人在电梯里自由加速下落（非惯性系），那么他是感受不到重力的，就像跟电梯一起悬浮在太空里（惯性系）一样。电梯自由下落是万有引力导致的，他在电梯里却不能发现自己是在下落还是悬浮在太空中。这个场景刚好把狭义相对论无法处理的两个东西（引力和加速度）都包含进来了，而且，他们似乎是具有相同效果的。最后，爱因斯坦经过一番的思考之后，大胆的提出了一个假设：局部引力场中自由加速下落的非惯性系与无引力场的惯性系不可区分（即是两种参考系等效）。

利用等效原理就可以把具有引力的非惯性系转换成不受引力影响的惯性系，凡是有引力的地方就给它一个等效的加速度参考系将引力消除，然后剩下的事情用狭义相对论处理。例如上图，右边地面上的人水平丢出一个小球，就等同于左边在加速向上飞行的火箭（加速度等于重力加速度）中的人水平丢出一个小球，小球在这两个参考系中的运动情况完全一样。于是，爱因斯坦利用这种思想，终于把万有引力纳入到了相对论中。

本站仅提供存储服务，所有内容均由用户发布，如发现有害或侵权内容，请点击举报。