1、第二十四章 相對論簡介45、廣義相對論簡介相對論簡介 19世紀后半葉，關于電磁場的研究不斷深入，人們認識到了光的電磁本質我們已經知道，電磁波是以巨大且有限的速度傳播的，因此在電磁場的研究中不斷遇到一些矛盾，這些矛盾導致了相對論的出現(xiàn) 相對論不僅給出了物體在高速運動時所遵循的規(guī)律，而且改變了我們對于時間和空間的認識，它的建立在物理學和哲學的開展史上樹立了一座重要的里程碑 如果在一個參考系中牛頓定律能夠成立，這個參考系稱作慣性參考系，牛頓運動定律不能成立的參考系那么是非慣性參考系在不同參考系中觀察物體的運動情況非慣性系和慣性系非慣性系和慣性系 以車廂為參考系，當列車加速運行時，小球會相對于車廂加速

2、向后運動光滑表面非慣性系和慣性系加速運動的列車是個非慣性參考系為了讓牛頓定律在非慣性系中能夠成立，引入慣性力光滑外表非慣性系和慣性系牛頓第二定律的表達式慣性力的定義式 “號表示慣性力的方向與非慣性系的加速度方向相反注意不要混淆非慣性系和慣性系以加速上升的電梯為參考系，我們可以認為乘坐電梯的人除了受到重力的作用，還受到一個向下的慣性力，重力和慣性力的合力使人感受到了超重21世紀，人類在空間站中長期生活，為了抑制失重帶來的不利影響，可以將空間站設計成一個大轉輪，繞軸自轉，其上各點都有一個指向轉動軸的向心加速度，因此，以空間站為參考系，與它一起旋轉的物體都受到一個背離轉動軸的慣性力，這就是所謂的人造

3、重力非慣性系和慣性系慣性質量和引力質量地面靜止加速飛行引力和慣性力都可以使物體加速下落引力質量慣性質量廣義相對論簡介牛頓第二定律的表達式慣性力的定義式 “號表示慣性力的方向與非慣性系的加速度方向相反注意不要混淆 “m應該叫做慣性質量慣性質量和引力質量 事實上，到目前為止的一切實驗研究都沒有找到慣性質量和引力質量之間的差異，這向我們提示：加速運動的參考系和萬有引力，二者之間可能存在某種深刻的聯(lián)系廣義相對論簡介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)律都是一樣的 任何參考系包括非慣性系中物理規(guī)律都是一樣的真空中的光速在不同慣性參考系中都是相等的 一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參考系等

4、價更進一步等效原理光速恒定愛因斯坦相對性原理廣義相對性原理 廣義相對論的兩個根本原理可以得出一些意想不到的結論廣義相對論簡介廣義相對論簡介 在一個引力可以忽略的宇宙空間有一艘宇宙飛船在做勻加速直線運動，船上的觀察者記錄光的徑跡是一條拋物線半透明屏光源等效原理物體的引力能使光線彎曲 假設飛船靜止，而在船尾存在一個巨大的物體，在它的引力場作用下，飛船內的物理過程受到影響廣義相對論簡介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太陽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亞灣和巴西

5、進展觀測，證實了愛因斯坦的預言，這是對相對論的最早證實廣義相對論簡介星球的強引力場能使背后傳來的光線會聚，這種現(xiàn)象叫做引力透鏡效應星體星體無法觀測黑洞宇宙中很可能存在黑洞，它不輻射電磁波，因此無法直接觀測，但是它的巨大質量和極小的體積使其附近產生極強的引力場，引力透鏡是探索黑洞的途徑之一時間間隔與引力場有關引力場的存在使得空間不同位置的時間進程出現(xiàn)差異 對于高速轉動的圓盤，除了轉動軸的位置外，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 地面上看到：越是靠近邊緣，速度越大根據狹義相對論，靠近邊緣部位的時間進程較慢 圓盤上的人認為：盤上存在引力場，方向由盤心指向邊緣，引力勢較低，得

6、出：引力勢較低的位置，時間進程比較慢各類星體比照宇宙中有一類恒星，體積很小，質量卻很大，叫做矮星，引力勢比地球低的多，矮星外表的時間進程比較慢，哪里的發(fā)光的頻率比同種的原子在地球上發(fā)光頻率低，看起來偏紅，這個現(xiàn)象叫做引力紅移時間間隔與引力場有關引力場的存在使得空間不同位置的桿的長度出現(xiàn)了差異 地面上看到：越是靠近邊緣，速度越大根據狹義相對論，靠近邊緣部位的桿的長度較短 圓盤上的人認為：引力勢較低的位置，桿的長度越短桿的長度與引力場有關引力勢由高到低變化桿的長度與引力場有關 由于物質的存在，實際空間并不是均勻的，空間發(fā)生了“彎曲：點擊觀看對于時空觀的認識物質本身的存在決定時空的性質時空性質和物質

7、的運動有關狹義相對論廣義相對論慣性系平權所有參考系平權時空觀光速恒定等效原理廣義相對論與幾何學 幾何學反響的是人對空間關系的認識有史以來人們只在比較小的空間尺度中接觸比較弱的引力場這種情況下空間的彎曲可以忽略，在此根底上人類開展了歐幾里得幾何學，它反映了平直空間的實際廣義相對論告訴我們實際空間是彎曲的，因此描述實際空間的應該是更具有一般意義的非歐幾何 作為非歐幾何的特例，歐幾里得幾何學在它的適用范圍內仍是正確的，還將繼續(xù)發(fā)揮作用完9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。2022/10/132022/10/13Thursday, October 13, 202210、雨中黃葉樹，燈下白頭人。2022/10/

8、132022/10/132022/10/1310/13/2022 5:58:23 AM11、以我獨沈久，愧君相見頻。2022/10/132022/10/132022/10/13Oct-2213-Oct-2212、故人江海別，幾度隔山川。2022/10/132022/10/132022/10/13Thursday, October 13, 202213、乍見翻疑夢，相悲各問年。2022/10/132022/10/132022/10/132022/10/1310/13/202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。13 十月 20222022/10/132022/10/132022/10/1315、比不了

9、得就不比，得不到的就不要。十月 222022/10/132022/10/132022/10/1310/13/202216、行動出成果，工作出財富。2022/10/132022/10/1313 October 202217、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。2022/10/132022/10/132022/10/132022/10/139、沒有失敗，只有暫時停頓成功！。2022/10/132022/10/13Thursday, October 13, 202210、很多事情努力了未必有結果，但是不努力卻什么改變也沒有。2022/10/132022/10/13202

10、2/10/1310/13/2022 5:58:23 AM11、成功就是日復一日那一點點小小努力的積累。2022/10/132022/10/132022/10/13Oct-2213-Oct-2212、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份缺乏，可得無限完美。2022/10/132022/10/132022/10/13Thursday, October 13, 202213、不知香積寺，數(shù)里入云峰。2022/10/132022/10/132022/10/132022/10/1310/13/202214、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。13 十月 20222022/10/132022/10

11、/132022/10/1315、楚塞三湘接，荊門九派通。十月 222022/10/132022/10/132022/10/1310/13/202216、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。2022/10/132022/10/1313 October 202217、空山新雨后，天氣晚來秋。2022/10/132022/10/132022/10/132022/10/139、楊柳散和風，青山澹吾慮。2022/10/132022/10/13Thursday, October 13, 202210、閱讀一切好書如同和過去最出色的人談話。2022/10/132022/10/132022/10/1310/13/

12、2022 5:58:23 AM11、越是沒有本領的就越加自命非凡。2022/10/132022/10/132022/10/13Oct-2213-Oct-2212、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。2022/10/132022/10/132022/10/13Thursday, October 13, 202213、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強。2022/10/132022/10/132022/10/132022/10/1310/13/202214、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。13 十月 20222022/10/132022/10/132022/10/1315、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過于提升自我。十月 222022/10/132022/10/132022/10/1310/13/202216、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2022/10/132022/10/1313 October 202217、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。2022/10/132022/10/132022/1