什麼是「廣義相對論的等效原理」

1樓：

2023年，愛因斯坦撰寫了關於狹義相對論的長篇文章《關於相對性原理和由此得出的結論》，在這篇文章中愛因斯坦第一次提到了等效原理，此後，愛因斯坦關於等效原理的思想又不斷發展。他以慣性質量和引力質量成正比的自然規律作為等效原理的根據，提出在無限小的體積中均勻的引力場完全可以代替加速運動的參照系。愛因斯坦並且提出了封閉箱的說法：

在一封閉箱中的觀察者，不管用什麼方法也無法確定他究竟是靜止於乙個引力場中，還是處在沒有引力場卻在作加速運動的空間中，這是解釋等效原理最常用的說法，而慣性質量與引力質量相等是等效原理乙個自然的推論。

由於等效原理能夠使我們在加速運動現象中找到狹義相對論的「慣性系」，因此，這個原理的存在，使狹義相對論的定律能夠被推廣到非慣性運動中，使狹義相對論與廣義相對論聯絡起來。

通過等效原理，我們可以推導出：越大的加速度，就會使有質量的物體受到越大的重力(引力），那麼達不到光速就是因為我們在那之前會受到無窮大阻力，也同樣可以推導出，接近光速的超快速度會使時間變慢，在大引力場中就同樣會使時間變慢，以至於在黑洞中時間停止。

等效原理和協變性原理直接導致了廣義相對論的出現，廣義相對論已在很多實驗和觀測上取得成功。

當然，廣義相對論並非最終的真理（就像牛頓力學一樣），但是廣義相對論仍被科學界認為是至今少有的完美的成功的理論。

2樓：

由於慣性系無法定義,愛因斯坦將相對性原理推廣到非慣性係,提出了廣義相對論的第乙個原理:廣義相對性原理.其內容是,所有參考係在描述自然定律時都是等效的.

這與狹義相對性原理有很大區別.在不同參考係中,一切物理定律完全等價,沒有任何描述上的區別.但在一切參考係中,這是不可能的,只能說不同參考係可以同樣有效的描述自然律.

這就需要我們尋找一種更好的描述方法來適應這種要求.通過狹義相對論,很容易證明旋轉圓盤的圓周率大於3.14.

因此,普通參考係應該用黎曼幾何來描述.第二個原理是光速不變原理:光速在任意參考係內都是不變的.

它等效於在四維時空中光的時空點是不動的.當時空是平直的,在三維空間中光以光速直線運動,當時空彎曲時,在三維空間中光沿著彎曲的空間運動.可以說引力可使光線偏折,但不可加速光子.

第三個原理是最著名的等效原理.質量有兩種,慣性質量是用來度量物體慣性大小的,起初由牛頓第二定律定義.引力質量度量物體引力荷的大小,起初由牛頓的萬有引力定律定義.

它們是互不相干的兩個定律.慣性質量不等於電荷,甚至目前為止沒有任何關係.那麼慣性質量與引力質量(引力荷)在牛頓力學中不應該有任何關係.

然而通過當代最精密的試驗也無法發現它們之間的區別,慣性質量與引力質量嚴格成比例(選擇適當係數可使它們嚴格相等).廣義相對論將慣性質量與引力質量完全相等作為等效原理的內容.慣性質量聯絡著慣性力,引力質量與引力相聯絡.

這樣,非慣性係與引力之間也建立了聯絡.那麼在引力場中的任意一點都可以引入乙個很小的自由降落參考係.由於慣性質量與引力質量相等,在此參考係內既不受慣性力也不受引力,可以使用狹義相對論的一切理論.

初始條件相同時,等質量不等電荷的質點在同一電場中有不同的軌道,但是所有質點在同一引力場中只有唯一的軌道.等效原理使愛因斯坦認識到,引力場很可能不是時空中的外來場,而是一種幾何場,是時空本身的一種性質.由於物質的存在,原本平直的時空變成了彎曲的黎曼時空.

在廣義相對論建立之初,曾有第四條原理,慣性定律:不受力(除去引力,因為引力不是真正的力)的物體做慣性運動.在黎曼時空中,就是沿著測地線運動.

測地線是直線的推廣,是兩點間最短(或最長)的線,是唯一的.比如,球面的測地線是過球心的平面與球面截得的大圓的弧.但廣義相對論的場方程建立後,這一定律可由場方程匯出,於是慣性定律變成了慣性定理.

值得一提的是,伽利略曾認為勻速圓周運動才是慣性運動,勻速直線運動總會閉合為乙個圓.這樣提出是為了解釋行星運動.他自然被牛頓力學批的體無完膚,然而相對論又將它復活了,行星做的的確是慣性運動,只是不是標準的勻速圓周而已.

3樓：匿名使用者

狹義是1,光速不變理論;2,相對性原理

廣義推廣：1,將慣性系推廣到非慣性係，從而將萬有引力包含在廣義相對論中（太偉大）;2,e=mc^2

廣義相對性原理:所有參考係在描述自然定律時都是等效的

4樓：開播益智匯

愛因斯坦的廣義相對論到底是什麼理論？

什麼是「廣義相對論的等效原理」

什么是廣義相對論，什麼是廣義相對論

廣義相對論，廣義相對論與狹義相對論的區別

廣義相對論

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