广义相对论的基本原理

广义相对论的基本原理

广义相对论是描述物质间引力相互作用的理论。其基础由爱因斯坦于年完成，年正式发表。这一理论首次把引力场解释成时空的弯曲。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。

发展过程：

爱因斯坦在年刊登了一篇深入探讨光线在狭义相对论中，重力和加速度对其影响的论文，广义相对论的雏型就此已经开始构成。年，爱因斯坦刊登了另外一篇论文，深入探讨如何将引力场用几何的语言去叙述。至此，广义相对论的运动学发生了。至了年，爱因斯坦场方程刊登了出，整个广义相对论的动力学才终于顺利完成。

广义相对论的作用

爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有著非常关键的应用领域：它轻易推论出来某些小质量恒星可以破灭为一个黑洞——时空中的某些区域出现极度的歪曲以至于连光都无法逸出；而多小质量的恒星可以坍塌为黑洞则就是印裔物理学家钱德拉塞卡的功劳——钱德拉塞卡音速（白矮星的质量下限）。

广义相对论还预言了引力波的存在（爱因斯坦于年写的论文《论引力波》），现已被直接观测所证实。此外,广义相对论还是现代宇宙学的膨胀宇宙模型的理论基础。

狭义相对论和广义相对论的基本原理

狭义相对论和广义相对论的基本原理 狭义相对论和广义相对论是现代物理学的基本理论之一，它们解释了时间、空间、质量和能量之间的关系。以下是对这两种相对论的基本原理的讲解。 一、狭义相对论的基本原理 狭义相对论是爱因斯坦在1905年提出的理论，它提出了一个与牛顿力学不同的观点，即光速在所有惯性参考系中都是常数。这一原则被称为“光速不变原理”，它是狭义相对论的核心。 基于“光速不变原理”，狭义相对论提出了以下原则： 1. 所有物理定律在所有惯性参考系中都是相同的。 2. 物体的质量随着速度的增加而增加，速度越快，增加的质量越大。 3. 时间和空间是相对的，没有绝对的标准。 4. 能量和质量是等价的，它们之间可以相互转化。 这些原则反映了狭义相对论的基本特征，它推翻了牛顿力学中的一些假设，如时间和空间的绝对性、万有引力的绝对性等。狭义相对论为我们提供了更加准确和完整的描述物理规律的框架，同时也为后来的广义相对论的发展提供了基础。 二、广义相对论的基本原理 广义相对论是爱因斯坦在1916年提出的理论，它是在狭义相对论的基础上进一步发展而来的。广义相对论初衷是想解释引力的本质，它基于“等效原理”提出了新的物理规律。 广义相对论的基本原理包括： 1. 等效原理：自由下落的物体在惯性参考系中运动是匀速直线运动。 2. 引力不是一种真正的力，而是由物体所在空间弯曲而产生的一种现象。 3. 时间和空间的弯曲程度受到物质分布的影响。 4. 光线会沿着最短路径传播。 这些原理反映了广义相对论的基本特征，它描述了物质的引力性质和空间的几何形态之间的关系。广义相对论证明了狭义相对论中的“光速不变原理”是任何物质和能量影响的最高速度，同时也为黑洞、宇宙学等领域的研究提供了新的工具和思路。

广义相对论原理是说物理规律

广义相对论原理是说物理规律 广义相对论原理是爱因斯坦提出的一种关于物理规律的理论，它在描述时空结构和引 力作用方面与牛顿经典力学存在根本的不同。广义相对论原理认为，在任一空间中感受到 的引力场都是由物体控制长的时空弯曲而形成的，这种弯曲可以被描述为黑洞、星体、行 星和小天体向周围空间的形成影响，具有诸如引力透镜、莫比乌斯带和超越困境等非常奇 特的数学性质。这个理论的核心概念是时空结构，这是一个四维时空场，可以被描述为逐 渐变化的几何形状。下面是对广义相对论原理的详细描述。 一、时空结构 广义相对论原理中的核心概念是时空结构。这是一个四维时空场，可以被描述为逐渐 变化的几何形状。这个理论认为：所有物理现象都依赖于时空的结构。不同的时空结构会 导致不同的物理现象。不同的时空结构可以由不同数量、质量和分布方式的物体被引起。 在广义相对论中，时空的曲率由能量和动量确定。这使得引力透镜成为可能，其中天体的 引力影响光线的路径是几何结构的结果。 二、弯曲时空 广义相对论认为重力是由质量和能量引起的，而不是万有引力定律；这意味着引力不 仅仅是一种拉力，电场中的引力和磁场中的引力被描述为弯曲时空的结果。这种弯曲时空 可以通过弯曲的坐标定义，这些坐标描述了物体在时空中的位置和运动。由于时空结构的 曲度导致引力的非线性性质，使得路径依赖关系和引力透镜效应成为可能。这样，广义相 对论可用于计算行星间运行轨迹和引力波，成为现代天文学和引力测量的基础。 三、能量动量与时空 特殊相对论是爱因斯坦最早的成就，它将时空视为四维时空场。如今广义相对论认为：能量动量与物理现象紧密相关，而这种关系是通过弯曲时空的方式实现的。这个过程可以 用能量质量张量来描述，这个张量描述物质的所有质量、能量和动量对时空的作用。这个 过程并不仅限于物质，其它物理现象中的相互作用也可以用此描述。 四、引力透镜和黑洞 广义相对论引起人们极大的兴趣是因为它描述了引力透镜和黑洞这样非常特殊的现象。引力透镜是一种天体测量方法，利用重力的弯曲将显著影响光线传播的行为。这种效应是 广义相对论的核心，通过这种方法才能测量我们周围的宇宙。黑洞是由于天体的愈合的引 力而导致的弯曲时空异常，这时时间和空间的相对作用完全发生了变化。在黑洞的外围， 引力强度大到足以扭曲时空，使得光线和物质无法脱离和逃逸；导致黑洞无法直接被观测。这需要通过其它演化过程，譬如亮度、星速等，进行间接测量。

广义相对论黎曼流形存在的必要性求证

广义相对论黎曼流形存在的必要性求证引言 广义相对论是爱因斯坦于1915年提出的一种重力理论，它描 述了时空的弯曲和物质的运动。在广义相对论中，黎曼流形是描 述时空结构的数学工具，因此黎曼流形的存在对于广义相对论的 建立具有至关重要的意义。本文将探讨广义相对论黎曼流形存在 的必要性，并对相关的证据进行分析和评估。 一、广义相对论的基本原理 广义相对论是描述引力的基本理论，它建立在狭义相对论的基 础上，并与牛顿万有引力定律相比，提出了一种全新的解释引力 的理论。广义相对论的基本原理可以概括为以下几点： 1. 等效原理：等效原理指出惯性系和引力场中的物理规律在实 验上是等效的。此原理要求不存在特殊的参考系用于描述引力现象，即无法通过观察力学实验来区分加速度和万有引力。 2. 时空弯曲：广义相对论认为引力是由于时空弯曲引起的。物 体沿着自由下落的最短路径（称为测地线）运动，而这条路径在 弯曲时空中并非直线，从而表现出引力的效应。 3. 黎曼流形：广义相对论中使用黎曼流形来描述时空的结构。 黎曼流形是一种具有曲率的空间，任何一点的切空间都可以被视 为欧几里得空间。黎曼流形在描述弯曲时空结构中起着重要的角色。 二、黎曼流形的定义和性质 1. 黎曼流形的定义：黎曼流形是一种具有黎曼度量的拓扑空间，它允许定义平行运输、测地线和曲率等概念。黎曼度量是一种张 量场，用于度量相邻切矢量之间的内积。

2. 黎曼流形的性质：黎曼流形具有多个重要的性质，其中关键的性质包括： a. 曲率：黎曼流形具有非零的曲率，这使得它能够描述时空的弯曲和引力现象。 b. 平行运输：黎曼流形允许定义平行运输，即沿着曲线的切矢量无旋的移动。这是描述物体在引力场中运动的重要工具。 c. 测地线：黎曼流形中的测地线是描述物体自由运动的最短路径。在广义相对论中，物体沿着测地线运动，而这条路径在弯曲时空中表现为直线。 三、黎曼流形存在的必要性 在广义相对论的框架下，黎曼流形是不可或缺的数学工具，它对于理解时空结构和描述引力现象起着至关重要的作用。以下是黎曼流形存在的一些必要性： 1. 描述时空的弯曲：广义相对论认为引力是由于时空的弯曲引起的。为了描述这种弯曲，需要使用黎曼流形。黎曼流形通过曲率的定义和计算，提供了一种描述时空弯曲的数学工具。 2. 定义测地线和平行运输：在广义相对论中，物体沿着测地线自由运动，而切矢量的平行运输与测地线的定义密切相关。黎曼流形提供了一种定义和计算测地线、平行运输的框架。 3. 计算引力的效应：黎曼流形中的曲率描述了引力的效应。在广义相对论中，曲率与引力场的分布有关。通过黎曼流形可以计算曲率，从而理解和预测引力场的性质。 四、相关证据分析和评估 广义相对论黎曼流形存在的必要性已经得到了广泛的理论和实验支持。以下是一些相关的证据分析和评估：

相对论中的时空弯曲与广义相对论的基本原理

相对论中的时空弯曲与广义相对论的基本原 理 在物理学领域中，相对论是一门重要的理论，它对我们对于时间和空间的理解 产生了巨大的影响。其中，相对论中的时空弯曲和广义相对论的基本原理是相对论理论中的两个重要概念。 首先，我们来探讨相对论中的时空弯曲。根据爱因斯坦的相对论理论，时空并 不是一个静态的背景，而是可以被物质和能量所影响的。根据相对论的观点，质量和能量会导致时空的弯曲，从而改变物体的运动轨迹。这个概念在我们日常生活中可能难以理解，因为我们习惯于牢固的空间和时间观念。然而，当我们接触到高速运动的物体或者极强的引力场时，相对论中的时空弯曲效应就会显现出来。 在相对论中，时空的弯曲效应可以通过引力来解释。根据爱因斯坦的重力理论，质量和能量会导致时空的弯曲，而这种弯曲会使得物体在引力场中产生加速度。这就是我们所熟知的万有引力。当物体受到引力作用时，它会沿着时空的曲线运动，而不是直线运动。这种时空的弯曲效应在太阳系中的行星运动和黑洞的存在中得到了验证。 接下来，我们来讨论广义相对论的基本原理。广义相对论是爱因斯坦在相对论 基础上发展起来的一种理论，它是描述引力的理论。广义相对论中的基本原理是等效原理和场方程。 等效原理是广义相对论的核心概念之一。它指出，惯性质量和引力质量是等效的。简单来说，等效原理认为在自由下落的参考系中，物体的运动与在没有重力的参考系中的运动是相同的。这意味着引力可以被等效为非惯性力，而非惯性力又可以用时空的弯曲来描述。等效原理的提出为广义相对论的建立奠定了基础。

广义相对论的另一个基本原理是场方程。场方程描述了物质和能量如何影响时空的弯曲。根据场方程，物质和能量的分布会决定时空的几何形状，而时空的几何形状又会影响物质和能量的运动。这种相互作用使得广义相对论成为一种动力学理论，它可以描述物质和能量如何影响时空的弯曲和运动。 总结起来，相对论中的时空弯曲和广义相对论的基本原理是相对论理论中的两个重要概念。时空弯曲是相对论中的一个基本观点，它指出质量和能量会导致时空的弯曲，而这种弯曲会影响物体的运动轨迹。广义相对论则是描述引力的理论，它的基本原理包括等效原理和场方程。等效原理指出惯性质量和引力质量是等效的，而场方程描述了物质和能量如何影响时空的弯曲和运动。这些概念的理解对于我们深入探索宇宙的奥秘和理解物质的本质具有重要意义。

广义相对论全文

广义相对论全文 介绍 广义相对论是由爱因斯坦于1915年提出的一种描述引力的理论。它是与牛顿引力 理论相对立的一种物理学理论，通过重新定义了引力的本质，提供了一种更加准确的描述自然界中引力现象的方式。广义相对论在宇宙学、黑洞研究以及引力波探测等领域起着重要的作用。本文将对广义相对论的基本原理、数学形式和相关实验验证进行全面的探讨。 基本原理 广义相对论的基本原理可以总结为以下几点： 1.等效原理：等效原理指出，在引力场中的质点自由下落的过程中，其运动状 态与在没有引力场中匀速直线运动的状态是等效的。也就是说，引力场中的 物体运动状态是由空间的弯曲决定的。 2.弯曲时空：广义相对论认为，质量和能量会弯曲时空，形成引力场。这种弯 曲是由物质的分布和运动引起的，被称为时空的曲率。 3.弯曲路径：在弯曲时空中，物体沿着一条路径运动时，会呈现出弯曲的轨迹。 这条路径被称为测地线，描述了物体在引力场中的运动轨迹。 4.引力是几何效应：广义相对论认为，引力不是通过作用力进行传递的，而是 通过时空的几何效应产生的。物体在弯曲时空中自由运动，看起来就像是受 到了引力的作用。 数学形式 广义相对论使用了爱因斯坦场方程来描述引力场的性质。爱因斯坦场方程的数学形式如下： R_{\mu\nu} - \frac{1}{2} g_{\mu\nu} R = \frac{8\pi G}{c^4} T_{\mu\nu} 其中，R_{\mu\nu}是时空的曲率张量，g_{\mu\nu}是时空的度规张量，R是时空的标 量曲率，G是引力常数，c是光速。T_{\mu\nu}是物质能量动量张量，描述了物质对时空的影响。

广义相对论的原理及应用

广义相对论的原理及应用 广义相对论是一种物理学理论，由爱因斯坦于1915年提出。 它是描述引力的一种理论，也是现代物理学体系中不可或缺的一 部分。广义相对论的重要性在于它对现代科学的影响和广泛应用。在这篇文章中，将会探讨广义相对论的原理以及其在实际应用中 的重要性。 广义相对论的原理 广义相对论是一个描述力学和引力的理论。它假定物体和空间 结构之间的相互作用能够导致引力。换句话说，引力源于物体的 质量或能量导致的时空扭曲。这种时空扭曲是通过一个称为“度量 张量”的数学对象来描述的。 这条原理意味着物体在时空中移动时，它们的路径不仅受到引 力的影响，还取决于时空的形状。这个时空的形状不是固定不变的，在引力作用下会发生变化。这种变化非常微小，但却可以对 强引力源（例如，黑洞）和高速移动的物体（例如，星系团）产 生显著的影响。广义相对论也提出了著名的等效原理，即所有在 重力场中的物体都处于相同的非惯性系中，而物体的质量则是惯 性和引力的产物。

应用 广义相对论的应用包括宇宙学、引力波、黑洞和卫星导航。这里重点介绍后三个应用： 引力波 引力波是广义相对论的预言，它是一种在时空里传播的振动。这些波通常产生于极端物理现象，例如黑洞和中子星的碰撞。引力波最近被直接探测到并通过探测器LIGO进行验证，这也是对广义相对论的一次重大验收。 黑洞 黑洞是广义相对论中最神秘的对象之一。它们是宇宙中最强大的引力源，靠近它们的物体会被它们的引力吞噬。黑洞的特征包括无量纲的“事件视界”，即物体无法从黑洞的引力中逃脱，且其质量、旋转和电荷确定了其整体特征。

卫星导航 广义相对论还对卫星导航系统的设计和运作产生了影响。卫星 导航系统通过精确测量卫星发出的信号来确定接收器的位置。由 于卫星处于引力场中，时间是相对的，因此精确计算信号的传播 时间必须考虑到广义相对论效应，如时空湾曲和相对时间的变化。因此，卫星导航系统只能在考虑到广义相对论的影响下得出精确 的位置。 结论 广义相对论是理解宇宙和引力的重要工具。虽然它在一般情况 下比牛顿力学更为复杂，但是当涉及到高强度引力或高速星系运 动时，广义相对论就显得尤为必要。应用广义相对论的领域还在 扩展，相信在未来，它将继续为人类提供更深层次的理解和洞见。

广义相对论的理论基础

广义相对论的理论基础

广义相对论的理论基础 爱因斯坦于1905年提出狭义相对论之后，便试图在狭义相对论的基础上对牛顿的引力理论进行改造。牛顿引力理论虽然在天文学上得到广泛的支持，但是，它不能说明水星近日点的剩余进动，也不能对宇宙大范围的性质给出完满的描述；而且，在理论的基本概念上同狭义相对论也是互相冲突的。 爱因斯坦在深入分析引力质量同惯性质量等价这一早已熟知的事实的基础上，提出了引力场同加速度场局域性等效的概念；他又把惯性运动的相对性的概念推广到加速运动；并在前人对牛顿时空观的批判中汲取了精华，提出了时间和空间的性质应当由物质运动决定这一革命性的思想。这些引导他采用黎曼几何来描述具有引力场的时间和空间，写出了正确的引力场方程；进而精确地解释了水星近日点的剩余进动，预言了光线偏折、引力红移、引力辐射等一系列新的效应。他还对宇宙的结构进行了开创性的研究。著名的1919年日全食观测，证实了爱因斯坦关于光线偏折的预言，一度轰动世界。随后，广义相对论便被物理学界普遍接受下来，并且被公认为经典理论物理学中最完美的理论。 几十年来，广义相对论又得到新的验证和发展，特别是60年代以来，在天文学中得到了广泛的应用。引力红移、雷达回波等实验进一步证实了这个理论的预言。

脉冲星和微波背景辐射的发现，证实了以广义相对论为基础的中子星理论和大爆炸宇宙论的预言。近年来，对于脉冲双星的观测也提供了有关引力波存在的证据。 60年代以来，奇性理论和黑洞物理的研究取得很大进展。近来，关于正能定理的猜测得到了证明，有关引力的量子理论以及把引力同其他相互作用统一起来的研究也极为活跃。这些，不仅丰富了对广义相对论理论基础的认识，同时，也揭示了广义相对论本身所不能解决的一些重大的疑难问题，为进一步探索引力相互作用，以及时间、空间和宇宙的奥秘提出了新的课题。 广义相对论的理论基础 爱因斯坦提出等效原理、广义协变性原理和马赫原理作为广义相对论的基本原理。他采用弯曲时空的黎曼几何来描述引力场，给出引力场中的物理规律，进而提出引力场方程，奠定了广义相对论的理论基础。30年代，爱因斯坦等人又发展了运动理论。60年代以来，R．彭罗塞引入现代微分几何的方法，并和S．W．霍金等人发展了奇性理论。近年来，丘成桐等人又完成对著名的正能猜测的证明。这些都大大丰富了广义相对论的理论基础并提出新的课题。 广义相对论的基本原理 等效原理是广义相对论最重要的基本原理。这个原理的实验依据是由厄缶实验等精确证明的引力质量和惯性

广义相对论方程式

广义相对论方程式 广义相对论公式是：Gab=8πTab。广义相对论是描述物质间引力相互作用的理论。其基础由爱因斯坦于1915年完成，1916年正式发表。这一理论首次把引力场解释成时空的弯曲。 广义相对论的两个基本原理是： 1、等效原理：惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的。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的。 2、广义相对性原理：所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式。物理定律的形式在一切参考系都是不变的。 广义相对论（General Relativity）是描述物质间引力相互作用的理论。其基础由阿尔伯特·爱因斯坦于1915年完成，1916年正式发表。这一理论首次把引力场等效成时空的弯曲。 黑洞 广义相对论在天体物理学中有着非常重要的应用：它直接推导出某些

大质量恒星会终结为一个黑洞——时空中的某些区域发生极度的扭曲以至于连光都无法逸出；能够形成黑洞的恒星最小质量称为昌德拉塞卡极限。 引力透像 有证据表明恒星质量黑洞以及超大质量黑洞是某些天体（例如活动星系核和微类星体）发射高强度辐射的直接成因。光线在引力场中的偏折会形成引力透镜现象，这使得人们能够观察到处于遥远位置的同一个天体的多个成像。 引力波 广义相对论还预言了引力波的存在（爱因斯坦于1918年写的论文《论引力波》），现已被直接观测所证实。此外，广义相对论还是现代宇宙学的膨胀宇宙模型的理论基础。 时空关系 19世纪末由于牛顿力学和（苏格兰数学家）麦克斯韦（1831~1879年）电磁理论趋于完善，一些物理学家认为“物理学的发展实际上已经结束”，但当人们运用伽利略变换解释光的传播等问题时，发现一系列尖锐矛盾，对经典时空观产生疑问。爱因斯坦对这些问题，提出物理学中新的时空观，建立了可与光速相比拟的高速运动物体的规律，创立相对论。 狭义相对论是以两条基本假设为前提推导出来的：

广义相对论的简单解释

广义相对论的简单解释 广义相对论是由爱因斯坦在1915年提出的一种理论，它是描述引力的基本原理和现象的一种物理理论。广义相对论在物理学领域中起到了至关重要的作用，尤其是在研究宇宙学和大尺度结构方面。这篇文章将对广义相对论进行简单解释，并介绍一些与之相关的基本概念和原理。 首先，广义相对论基于爱因斯坦的等效原理，即认为惯性质点的运动与引力场的存在相互等效。也就是说，满足惯性质点所经历的运动可以用引力的作用来解释。广义相对论进一步扩展了牛顿力学中的引力概念，并提出了一种与牛顿引力定律有所不同的理论描述。 广义相对论的一个核心概念是时空的弯曲。在牛顿引力理论中，引力被认为是由质量引起的吸引力，而广义相对论中，引力被解释为时空的弯曲。简单来说，物体在时空中的运动路径是由引力场造成的时空弯曲所决定的。 广义相对论还提出了时空的四维性。在牛顿力学中，时间是与空间分离的，而在广义相对论中，时间和空间被统一为时空。时空是一个四维的连续体，我们通常将其描述为一个弯曲的四维网格。物体在时空中的运动路径被称为时空轨迹，它是物体在不同时间和空间位置上的连续变化。

广义相对论中还引入了爱因斯坦场方程，用来描述时空的弯曲程度与物质的分布之间的关系。这个方程组是复杂的，包含了时空的度规和能动张量等概念，但它提供了一种通过求解方程组来确定时空弯曲度和物质分布之间关系的方法。 广义相对论的一个重要预测是引力波。引力波被认为是物质引起时空弯曲造成的涟漪效应，类似于水波扩散的效果。实际上，引力波的存在在2015年被直接观测到，并为爱因斯坦的理论提供了强有力的支持。 此外，广义相对论还解释了一些其他的现象，比如光线受引力场弯曲，时间的变慢等。这些现象在实际应用中也得到了验证，如GPS 系统的精确测量就必须考虑到广义相对论的影响。 需要指出的是，广义相对论是一种高度复杂的理论，需要深入的数学和物理知识才能全面理解。本文只是对广义相对论的基本概念进行了简单的解释，希望读者对其有一个初步的了解。 总结起来，广义相对论是一种描述引力的物理理论，它强调了时空的弯曲和物质分布之间的关系。它的基本原理可以用等效原理、时空弯曲和四维时空来概括。广义相对论是现代物理学的基石之一，对于研究宇宙学和大尺度结构有着重要的意义。希望通过本文的简单解释，读者对广义相对论有了更深入的认识。

广义相对论的基本原理

广义相对论的基本原理 爱因斯坦提出马赫原理、广义协变性原理和等效原理作为广义相对论的基本原理。他采用弯曲时空的黎曼几何来描述引力场，给出引力场中的物理规律，进而提出引力场方程，奠定了广义相对论的理论基础。 1、1马赫原理 狭义相对论完全废除了以太概念，即电磁运动的绝对空间，但却仍然没有对经典力学把绝对空间当作世界的绝对惯性结构的理由做出解释，也没有为具有绝对惯性结构的力学提供新的替换。也就是说，惯性系的存在，对于力学和电磁学都是必不可少的。狭义相对论紧紧地依赖于惯性参考系，它们是一切非加速度的标准；它们使一切物理定律的形式表达实现了最简化。惯性系的这种特权在很长时间里保持着一种神秘性。为了满足狭义相对论而修改牛顿引力（平方反比）理论的失败，导致了广义相对论的兴起。 爱因斯坦是出于一种哲学欲望才把绝对空间彻底地从物理学中清除出去的。自一开始，狭义相对论就把惯性系当作一种当然的存在。可能，爱因斯坦本来也不反对在狭义相对论基础上建立的引力论。由此，爱因斯坦不得不超越狭义相对论。在这一工作中，他十分诚恳地反复强调，他得益于物理学家兼哲学家马赫的思想。爱因斯坦说：“没有人能够否认，那些认识论的理论家们曾为这一发展铺平了道路；从我自己来说，我至少知道：我曾经直接地或间接地特别从休漠和马赫那里受到莫大的启发。” 爱因斯坦建立广义相对论的一个重要思想是认为时间和空间的几何不能先验地给定，而应当由物质及其运动所决定。这个思想直接导致用黎曼几何来描述存在引力场的时间和空间，并成为写下引力场方程的依据。爱因斯坦的这一思想是从物理学家和哲学家马赫对牛顿的绝对空间观念以及牛顿的整个体系的批判中汲取而来的。爱因斯坦把这一思想称为马赫原理。 马赫原理早在17世纪就已经有了萌芽。马赫的惯性思想包括四个方面的内容：（1）空间本身并不是一种“事物”，它纯粹是物质间距离关系总体的抽象。

知识百科：广义相对论基本原理的简单解释

知识百科：广义相对论基本原理的简单解释广义相对论（GeneralRelativity）是一门研究物理宇宙中物质与能量、时空与引力之间关系的科学。自1915年AlbertEinstein提出以来，广义相对论一直是物理学界最令人赞叹的成果之一，为物理学家们提供了一种有效的研究宇宙之结构的统一的理论框架。然而，广义相对论的基本原理在一开始并不容易理解，就连当今最顶尖的物理学家们也不能轻易领会它的要旨。本文旨在提供一些关于广义相对论的简单解释，以便读者能够更好地理解它。 首先，让我们来看看广义相对论的基本原理。广义相对论的基本原理是时空是弯曲的，所以物体在某个时空中的运动会受到时空的弯曲而引起变化。空间本身是可以弯曲的，当它弯曲的时候，时间也会受到影响。这就是所谓的“时空统一”的思想。此外，广义相对论也说明了引力是一种不断变化的现象，它由大质量物体发出，并影响周围小质量物体的运动，甚至可以使宇宙表面不断膨胀。 在进一步探讨广义相对论的基本原理之前，我们需要先了解它的起源。广义相对论的研究开始于1907年，当时Albert Einstein正在试着提出了“广义相对性原理”，该原理声称有一种“大统一理论”，可以解释宇宙中的物质、能量、时空与引力之间的关系，这一统一的理论可以运用在宇宙的任何地方，而且不会受到空间的影响。 此外，广义相对论还可以解释通常被称之为“引力波”的现象。根据Einstein的广义相对论，宇宙的空间是弯曲的，而大质量物体会改变它的形状，从而发出强烈的波动，这些强烈的波动被称为引力

波。这种现象被证实了，因为2009年美国国家航空航天局（NASA）发射了一颗叫做“开普勒”的探测器，它收集了宇宙中发出的引力波，从而为人们提供了关于宇宙真实性的新发现和证据。 最后，广义相对论还可以解释一些宇宙学现象，例如宇宙的膨胀，以及宇宙中某些黑洞的形成等。由于时空的弯曲，会使得一些质量越来越大，从而形成某种引力潮流，这样一来，它就会产生越来越大的吸力，从而形成一个巨大的黑洞。 综上所述，广义相对论是一门研究宇宙中物质与能量、时空与引力之间关系的科学。它提供了一种有效的解释时空、引力以及其它宇宙学现象的统一的理论框架。它的基本原理是：时空是弯曲的，而引力是一种不断变化的现象，它可以使宇宙表面不断膨胀，而且还可以解释一些宇宙学现象，比如引力波的产生和黑洞的形成等。因此，广义相对论是一种既有趣又有用的物理学理论，受到了科学界的广泛关注。

sean carroll 广义相对论

sean carroll 广义相对论 摘要： 一、广义相对论的概念与背景 二、广义相对论的基本原理 三、广义相对论的预言与实验验证 四、广义相对论的应用 五、广义相对论与量子物理的统一问题 六、广义相对论的当前进展 正文： 一、广义相对论的概念与背景 广义相对论是阿尔伯特·爱因斯坦于1916 年发表的用几何语言描述的引力理论，它代表了现代物理学中引力理论研究的最高水平。广义相对论将经典的牛顿万有引力定律包含在狭义相对论的框架中，并在此基础上应用等效原理而建立。 二、广义相对论的基本原理 在广义相对论中，引力被描述为时空的一种几何属性（曲率）；而这种时空曲率与处于时空中的物质与辐射的能量- 动量张量直接相联系，其联系方式即是爱因斯坦的引力场方程（一个二阶非线性偏微分方程组）。 三、广义相对论的预言与实验验证 广义相对论的预言与经典物理中的对应预言非常不相同，尤其是有关时间流逝、空间几何、自由落体的运动以及光的传播等问题。例如，引力场内的时

间膨胀、光的引力红移和引力时间延迟效应。广义相对论的预言至今为止已经通过了所有观测和实验的验证。 四、广义相对论的应用 广义相对论在天体物理学中有着非常重要的应用，如预言了引力波的存在，引力波已经被间接观测所证实，而直接观测则是当今世界像激光干涉引力波天文台的引力波观测计划的目标。此外，广义相对论还是现代宇宙学的膨胀宇宙模型的理论基础。 五、广义相对论与量子物理的统一问题 尽管广义相对论是非常成功的引力理论，但是它仍然存在一些问题，典型的即是如何将广义相对论和量子物理的定律统一起来，从而建立一个完备并且自洽的量子引力理论。

广义相对论

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广义相对论 目录 百科名片 广义相对论（General Relativity），是爱因斯坦于1915年以几何语言建立而成的引力理论，统合了狭义相对论和牛顿的万有引力定律，将引力改描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空，以取代传统对于引力是一种力的看法。 目录 概况 广义相对论是阿尔伯特●爱因斯坦于1916年发表的用几何语言描述的引力理论，它代表了现代物理学中引力理论研究的最高水平。广义相对论将经典的牛顿万有引力定律包含在狭义相对论的框架中，并在此基础上应用等效原理而建立的。在广义相对论中，引力被描述为时空的一种几何属性（曲率）；而这种时空曲率与处于时空中的物质与辐射的能量-动量张量直接相关系，其关系方式即是爱因斯坦的引力场方程（一个二阶非线性偏微分方程组）。 从广义相对论得到的有关预言和经典物理中的对应预言非常不相同，尤其是有关时间流逝、空间几何、自由落体的运动以及光的传播等问题，例如引力场内的时间膨胀、光的引力红移和引力时间延迟效应。广义相对论的预言至今为止已经

狭义相对论和万有引力定律，都只是广义相对论在特殊情况之下的特例。狭义相对论是在没有重力时的情况；而万有引力定律则是在距离近、引力小和速度慢时的情况。 600千米的距离观看十倍太阳质量黑洞模拟图 在600千米的距离上观看十倍太阳质量的黑洞（模拟图），背景为银河系 目录 诞生背景 爱因斯坦在1905年发表了一篇探讨光线在狭义相对论中，重力和加速度对其影响的论文，广义相对论的雏型就此开始形成。1912年，爱因斯坦发表了另外一篇论文，探讨如何将重力场用几何的语言来描述。至此，广义相对论的运动学出现了。到了1915年，爱因斯坦场方程式被发表了出来，整个广义相对论的动力学才终于完成。 1915年后，广义相对论的发展多集中在解开场方程式上，解答的物理解释以及寻求可能的实验与观测也占了很大的一部份。但因为场方程式是一个非线性偏微分方程，很难得出解来，所以在电脑开始应用在科学上之前，也只有少数的解被