15.4廣義相對論簡介,知識回顧：,伽利略相對性原理內(nèi)容是什么？,狹義相對論的兩個基本假設是什么？,狹義相對論的有哪些推論？,狹義相對性原理光速不變原理,閱讀思考題,1、狹義相對論遇到哪兩個無法解決的問題？2、廣義相對論的兩個基本原理是什么？3、根據(jù)廣義相對論的兩個基本原理可以導出那些重要結(jié)論？,1、廣義相對性原理：,伽利略相對性原理力學規(guī)律在任何慣性系都是相同的,愛因斯坦狹義相對性原理(1905年)在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都有是相同的；,愛因斯坦廣義相對論原理（1916年）在任何參考系中(包括非慣系）所有的物理規(guī)律都是相同的，稱為廣義相對性原理。,邏輯形式逐漸簡約,二、廣義相對性原理和等效原理,在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同的。,2、等效原理：一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參考系等價。,（飛船內(nèi)部的任何物理過程都不能告訴我們，飛船到底是停泊在一個星球的表面，還是在加速遠離天體）,閱讀思考題,根據(jù)廣義相對論的兩個基本原理可以導出那些重要結(jié)論？,三、廣義相對論的幾個結(jié)論,1、物質(zhì)的引力使光線發(fā)生彎曲,半透明屏,光源,飛船外靜止觀察者看到這束光是直線傳播的（水平向右）,如果飛船做勻速直線運動，船上觀察者記錄下的光的徑跡是一條直線（藍虛線）,如果飛船做勻加速運動，在光向右傳播的同時，飛的速度也在不斷增大，因此船上觀察者記錄下的光的徑跡是一條拋物線。,假設飛船靜止，而在船尾存在一個巨大的物體，根據(jù)等效原理，在引力場作用下的一切物理規(guī)律和一個做勻加速運動的參考系等價。,等效原理,物質(zhì)的引力能使光線彎曲,在一個引力可以忽略的宇宙空間有一艘宇宙飛船,通常物體的引力場都太弱，20世紀只能觀測到太陽引力場引起的光線彎曲,由于太陽引力場的作用，我們有可能觀測到太陽后面的恒星，最好的觀測時間是發(fā)生日全食的時候,1919年5月29日，發(fā)生日全食，英國考察隊分赴幾內(nèi)亞灣和巴西進行觀測，證實了愛因斯坦的預言，這是對相對論的最早證實,2、引力場的存在使得空間不同位置的時間進程出現(xiàn)差別,對于高速轉(zhuǎn)動的圓盤，除了轉(zhuǎn)動軸的位置外，各點都在做加速運動，越是靠近邊緣，加速度越大，方向指向盤心,地面上的人看到：越是靠近邊緣，速度越大根據(jù)狹義相對論，靠近邊緣部位的時間進程較慢,（多選）1下列說法中正確的是()A物體的引力使光線彎曲B光線彎曲的原因是介質(zhì)不均勻而非引力作用C在強引力的星球附近，時間進程會變慢D廣義相對論可以解釋引力紅移現(xiàn)象,答案：ACD,(單選)2關于相對論，下列說法正確的是()A狹義相對論認為，如果物體在地面上靜止不動，任何人在任何參考系里面測出物體的長度都是一樣的B狹義相對論認為，對于一切物理規(guī)律，所有的參考系都是平權(quán)的C狹義相對論認為相對于觀察者靜止的鐘走得是最慢的D廣義相對論認為一個做勻加速運動的參考系和一個均勻的引力場是等效的,答案：D,3.設想地球上有一觀察者測得一宇宙飛船以0.60c的速率向東飛行，5.0s后該飛船將與一個以0.80c的速率向西飛行的彗星相碰撞。試問：(1)飛船中的人測得彗星將以多大的速率向它運動？(2)從飛船中的時鐘來看，還有多少時間允許它離開航線，以避免與彗星碰撞。,答案：(1)0.946c(2)4.0s解析：這是一個相對論速度變換問題。取地球為S系，飛船為S系，向東為x軸正向，則S系相對S系的速率v0.60c，彗星相對S系的速率ux0.80c(1)由速度變換可得所求結(jié)果ux0.946c即彗星以0.946c的速率向飛船靠近。(2)由時間間隔的相對性有t5.0s解得4.0s,小結(jié)狹義、廣義相對論,狹義相對論,廣義相對論,不同的慣性參考系中一切物理規(guī)律都是相同的,任何參考系（包括非慣性系）中物理規(guī)律都是相