如何用通俗易懂的语言解释狭义和广义相对论?

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阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论第一次描述了宇宙中无处不在的规律。即没有绝对的事物, 一切都是相对的。这个理论与观察者的位置、速度和加速度都无关。这个理论的核心是,任何物质(无论是恒星、行星,还是一块小鹅卵石)的质量都可以使时空发生弯曲。空间的轮廓就像一 块高低不平的丘陵地带,物体就在其中沿着最容易的路径运动。

爱因斯坦通过一个他后来称之为“等效性原理”的方法来思考广义相对论;引力的效应和加速度其实是一回事。乘客在没有窗户的电梯中时是无法分辨自己是静止在地球表面,还是在沿着无限长的轨道以地球表面的重力(9.8米/秒²)加速上升的。在接下来的思想实验中,爱因斯坦在那个加速的电梯上开了一扇窗,并照进一来光线。在这束光线穿过电梯的过程中,电梯对面的墙壁有所加速,光线在略低于窗户的位置到达对面墙壁,就像是发生了轻微向下的弯曲一样。等效性原理使爱因斯坦确信引力可以弯曲光线,只刺下用实验来证明它,而这个机会也很快就出现 了。

在过去的牛顿系统中,是力使得行星保持自己的轨道,就像被线牵着的玩具一样。同样的引力,也能抓住快速运动的彗星, 将其抛向外部空间。对于大多数场合,包括NASA的空间探测器, 牛顿引力方程就足够精确了。在某种意义上,“平坦的空间”就是爱因斯坦的理论减少一维的情况。不过,爱因斯坦的方程能够应对牛顿力学无法适应的情况。

多少年来,相对论是有争议的。理论的精辟吸引了很多科学家, 但是也有一些 人发现它的概 念很难理解。于是,当爱因斯坦在1921年获得诺贝尔奖时,他和其他一些人都多少感到有些惊讶:诺贝尔奖评审委员会一向不喜欢争议。不过,来自瑞典的电报表明,他们声称这个奖和相对论没有关系,而是表彰爱因斯坦|在光电效应方面的杰出成就。


天马行文


广义相对论的空间就好比一个长满毛的球放在一个由毛组成的容器里,这个球的毛必然会对其它的毛形成改变。同时容器里所有的毛也包含这个球的毛。实际上所有的毛都是有一个球的。只是我们不管这些毛来自那个球。由于球不一样所以每个位置的毛也不一样。既空间是不均匀的。假定所有的毛都一样就是狭义相对论。这里的毛也就是四维时空。就是有三种毛性质一样但是相互垂直,有一种毛要乘以光速才能和那三种毛虚实相关。



通俗的说广义相对论是描述物质空间性质的理论。既每个物质在空间中都对空间的度规产生改变。而空间是由所有物质共同形成。


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