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簡單說廣義相對論

生活 更新时间:2024-12-24 09:44:47

愛因斯坦,這四個字早已脫離了人名的存在,更是天才大腦的标志和象征。我們經常會聽到有人這樣說:某某是某個領域的愛因斯坦。可見愛因斯坦有多麼地偉大!

簡單說廣義相對論(廣義相對論很難理解嗎)1

愛因斯坦的偉大在于他創建的相對論,包括狹義相對論和廣義相對論。

對比之下,廣義相對論顯得更偉大,更具有颠覆性,廣義相對論讓愛因斯坦那颠覆性思維大腦體現得淋漓盡緻,而狹義相對論更像是水到渠成。

如果沒有愛因斯坦,洛倫茲龐加萊等人也會很快提出狹義相對論,尤其是洛倫茲距離狹義相對論僅有一步之遙,就差捅破“一層窗戶紙”了,。

但是如果沒有愛因斯坦,短時間内物理學家幾乎不可能提出廣義相對論。雖然廣義相對論是建立在狹義相對論基礎上提出來的,但廣義相對論是狹義相對論的一次升華,更是思維方式的升華。

在我們的固有思維裡,時間和空間是兩個完全不相幹的東西,時間和空間是孤立存在的。但是愛因斯坦告訴我們:時間和空間是有機的整體,兩者不可分割,任何把時間和空間分開讨論的行為都沒有意義。

這就是所謂的“時空”,我們都生活在四維時空裡。

簡單說廣義相對論(廣義相對論很難理解嗎)2

在“廣義相對性原理”和“等效原理”(慣性質量與引力質量等效)兩大前提的基礎上,愛因斯坦提出了著名的“廣義相對論”。

廣義相對論的核心是“時空彎曲”,任何有質量的物體都會對周圍時空造成彎曲。同時,任何物體都沿着時空裡的最短路線運動,注意這裡說的是“時空的最短路線”,而不是“空間”的最短路線。

簡單說廣義相對論(廣義相對論很難理解嗎)3

廣義相對論提出的“時空彎曲”诠釋了引力的本質,強調引力其實是不存在的,引力隻是時空彎曲的表象而已。

由于時空具有彈性,就像彈簧床那樣。試想一下,一個重物放在彈簧床上,形成凹陷。在凹陷的地方放一個小球,小球就會沿着凹陷運動,圍繞着凹陷的中心運動。

簡單說廣義相對論(廣義相對論很難理解嗎)4

廣義相對論強調的時空彎曲确實存在,科學家們早就觀察到光線從太陽附近飛過時,光線就會發生彎曲。

簡單說廣義相對論(廣義相對論很難理解嗎)5

時空的彎曲意味着“時間和空間”都會發生彎曲。時間是如何彎曲的呢?

舉個簡單的例子,高樓的頂層的鐘表就比一層的鐘表走得快一些(當然快得非常有限),因為樓頂的時空彎曲得稍微少一些,所以鐘表就會走得快。

不過,網絡上所謂的“時空彎曲”示意圖大多數都是不嚴謹的,時空彎曲并不是“朝下彎曲”(宇宙中也沒有上下之分),而是朝物體的質心彎曲,具體如下:

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網絡上的時空彎曲示意圖,隻是一種通俗的描述方式,更方便大家理解。通俗的東西一般都缺乏嚴謹性。

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同時,物體的運動也會拉拽時空結構。總之,物體與時空的關系可以用一句話總結:時空告訴物體如何運動,物體告訴時空如何彎曲。

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