能通俗的讲一下广义相对论是个啥吗?

地理那些事


说白了,广义相对论就是把引力解释为时空弯曲的理论。牛顿的经典力学提出了万有引力,但没有指出万有引力产生的原因,即为什么会产生万有引力!

而广义相对论给出了答案,认为引力是有时空弯曲引起的,引力只是时空弯曲的一个表象,任何具有质量的物体都会对周围时空产生影响,会扭曲压缩时空。

同时,广义相对论认为引力质量和惯性质量是等效的,在局部我们无法分清是惯性质量还是引力质量,这也表明了物质运动对空间的影响!

广义相对论刚提出时并没有得到广泛认可,因为它太具有颠覆性了。随着人类探测水平提高,广义相对论的不断得到证实!

比如说水星近日点进动,引力红移,引力波等都有力地支持了广义系相对论。而前几天首张黑洞照片的出现也证实的广义相对论的预言!

广义相对论是爱因斯坦脑洞大开的思维突破,如果说没有爱因斯坦,狭义相对论也很快被发现,但广义相对论需要等很多年才能被发现,甚至现在都不会被发现!


宇宙探索


广义相对论是牛顿运动定律的终极版本。

也可以反过来说,牛顿运动定律是广义相对论的最简化版本。



那么有人要问,终极版本和简化版本,中间到底有什么区别呢?区别在于,它们适用的条件,是不一样的。最简化版本,只能在平直坐标(欧几里得时空)里,以及在低速情况下用。终极版本是可以在扭曲的坐标(非欧几里得时空)以及在高速的情况下用。

广义相对论是怎么推导出来的?

推导广义相对论需要承认两个哲学原理:马赫原理和等效原理。

马赫原理是说,所有的运动都是相对运动,所有的加速度也是相对的。这就是为什么叫相对论。

等效原理是说,引力场的局部可以用做加速运动的惯性系代替。

任何物体行进的速度,包括空间弯曲的速度,引力波的传播速度,都以光速为极限。超光速在广义相对论框架内是不可能的。



广义相对论是物理学的一部分,物理是人类对自然界的数学描述。

广义相对论描述的是,物体的运动规律,在任意坐标系下,在小于等于光速的任何速度下,运动规律的不变性。

狭义相对论描述的是,物体的运动规律,在平直坐标下,在小于等于光速在任何速度下,运动规律的不变性。

牛顿定律描述的是,物体的运动规律,在平直坐标下,在远远小于光速的事情况下,运动规律的不变性。

延伸阅读1:和广义相对论有关的著名科学家

第1位:可以与爱因斯坦比肩的女科学家,艾米诺特。艾米诺特给出了广义相对论的纯数学推导,让广义相对论建立在数学严格的基础上,因此广义相对论是最难被推翻的物理学定律。由此延伸,牛顿定律、狭义相对论都是最难被推翻的物理学定律。不仅如此,她还独自证明了诺特定律,阐述了所有守恒性背后的原因。

第2位:亚历山大佛里德曼,给出了广义相对论宇宙学的解。这个解表明,宇宙起源于一个点,然后就是bigbang大爆炸。

第3位:史瓦西,给出了广义相对论天体演化的第1个解,一个不旋转不带电荷的黑洞。这个黑豆被称为史瓦西黑洞,黑洞的视界半径,被称为史瓦西半径。

广义相对论场方程是偏微分方程,没有解析解,只有在极端的条件下才会有解。在史瓦西给出了第1个解以后,另外的科学家分别给出了,旋转不带电黑洞的解,和旋转带电黑洞的解。

第4位:霍金。给出了广义相对论场方程有解的边界条件,这些条件被称为能量条件。除此之外他还证明了一个奇点定理:如果奇点不被视界所包裹(出现一个裸的奇点),则物体在落向奇点的过程中会走类空测地线,出现违反时序的情况。

因为大自然不允许出现违反时序的情况,或者说大自然不允许人类看到违反时序的情况,因此所有的奇点都会被事件视界所包裹。这一假设又被称为宇宙监督假设。

《星际穿越》电影里就是男主人公进入了黑洞内部,在落向奇点的过程中,走了一条违反时序的类空测地线,而返回了过去,看到了她自己女儿长大的情况。



延伸阅读2:爱因斯坦的著名粉丝。

证伪思想最初来源于爱因斯坦。卡尔波普尔是爱因斯坦的狂热粉丝。卡尔波普尔把爱因斯坦的证伪思想上升到哲学的高度,并广为传播。科学的证伪主义,现在为绝大多数科学家所接受。卡尔波普尔还有几个很有名的学生,其中一个最为大众所熟知的叫索罗斯。

相关的这些人物及其事迹,可以去小编的文章里找。


华笺流香


爱因斯坦通过将引力质量等于惯性质量这一物理现象提升为等效原理,建立了广义相对论。由于引力质量与惯性质量是两个不同的概念,将两者在本质上划等号,实际上就是将物质与空间联系在一起。所以,广义相对论是关于物质与空间关系的理论。

当人的认识扩展到宏观范围以外时,作为物理背景的空间便显现出了其存在的影响。广义相对论所描述的,是在宇观(大物质)领域,空间与物质相互影响和相互作用的规律。

比如,当光线经过大物质(太阳🌞)时,会使其运动的路径弯曲。

比如,水星公转的轨迹,会因太阳的转动致使空间不再平直,而产生额外的进动。

比如,光子在离开太阳时,为克服空间的不对称(引力场),而产生红移现象,将其部分能量转移给了空间。

由于当时人类对空间的认识才刚刚开始,尚处于初级阶段,所以广义相对论是关于物质与空间的唯象型理论。广义相对论只建立了物质与空间的外在联系,却没有提供两者之间互动的物理机制。

比如,广义相对论并没有将引力效应归结为空间量子对物质的不对称碰撞。

于是,广义相对论只能唯象地将引力效应归结为空间的几何弯曲,却并没有进一步说明空间是由什么构成的,也未能提供空间分布变化的具体内容。

总之,广义相对论是关于物质与空间关系的理论,该理论只建立了两者的外在联系,却没有建立物质与空间相互作用的物理机制,是一个不完备的初级理论。


淡漠乾坤


你们讲的都不够通俗。

首先我们要知道什么是狭义相对论,那就是光速不变。在所有人看来,光速都是一个常数。

比如两个星球对着飞,速度都是接近光速。距离一光年,那是不是飞半年撞上?那你从其中一个星球上看,距离仍然是一光年,自己的星球不动,对面的星球并不是以两倍光速飞过来,而是仍然以光速飞过来的。这样需要飞一年才撞上,对吧。

从我们这看,飞半年,在他那儿看飞一年,时间是根据参照系变化的,是相对的。所以叫“相对论”。光速不变假设推出质能转换,已经为原子弹和核工业的成功所证实。

但是,在不同的参照系看,距离都是一光年,空间不具有相对性。因为这个参照系是惯性参照系,也就是“匀速直线运动”的参照系。这显然是个理论缺陷。狭义相对论仍然必须依赖一个“绝对不动”的“宇宙参照系”或者叫“以太参照系”才能存在。

广义相对论的目的,就是要抛弃这个被科学家依赖了几百年的“以太参照系”,因为明显它纯粹来自想象。

这样,经过理论推算(太复杂,不介绍),从不同的参照系看,空间距离也就不是绝对的了,这就叫“空间扭曲”。 而且,质量也依赖于参考系,质量和加速度是等效的,它也可以扭曲空间。

比如日食的时候,太阳被遮住了,就可以看到和太阳距离非常近的星星。我们可以观测到,这些星星的位置发生了变化。甚至于原本在太阳后边的一颗星星,我们可以在太阳左边右边各看到一颗。

怎么这么神奇呢?因为光线在经过太阳附近的时候,被太阳引力所扭曲了。

但是,相对论的基本假设别忘了,光速不变,光是走直线的,或者说,光走的路线就是我们空间里的直线。所以,是空间“被扭曲”了。

这就是广义相对论最基本的皮毛。


名利不如闲86380201


狭义相对论是在经典物理学的基础上重新审视了运动的视觉合成,把视运动,分解为物体矢量运动与相关信息矢量运动的双重矢量合。

明确正视了信息在空间中的矢量传播,

从而揭开了平权时空的相对佯谬,

而广义相对论,基于光电磁波孤峰波速独立稳定不变的特性,以光速为基准,重新构建了各种运动与光速基准标尺的相对关系,为宇宙构建了“统一“的绝对速度参照体系,

打个比方,狭义相对论是五线谱的手调谱,广义相对论是五线谱的固定调大谱,

光电磁波孤峰波速,是绝对宇宙速度体系的基准○,

把各种运动物体的速度与光速的差值做为物休的“绝对速度”

广义相对论试图在相对运动中为宇宙万物给出可以统一比较的绝对速度,


AUTUYT


我认为,广义相对论中“时空弯曲”的说法存在问题。

先谈纯粹的空间弯曲。如果空间中两点之间的距离公式符合勾股定理,则空间就是平直空间,空间中成立的几何就是欧氏几何,否则,空间就是弯曲的,空间中成立的几何就是非欧几何。所以,我们所在的空间究竟是平直的还是弯曲的,只有经过实测才能确实。通过对一个实际存在的直角三角形进行测量,才能知道它究竟符不符合勾股定理。

显然,在对这个直角三角形所进行的测量中,沿x轴、y轴的测量,以及沿斜边的测量,都是长度测量,测量的方法、测量用的标准直尺,都是相同的。如果我们在这个三维空间上,再增加一个维度,变成四维,但第四维的含义是房价,或者是温度,某个给定的三维空间区域上的第四维的高度,代表某一地段、某一楼层的房价,或者代表某一个微小的三维空间区域中的温度,则这个四维坐标系,数学上可以存在,可以画出来,但我们却不能称它为“四维空间”。即使我们能人为的定义出一个这种“四维空间”中两点之间的距离公式,但这个“四维空间中的两点之间的距离”却无法实际测量,因为第四维的测量方法与前三维完全不同,物理含义完全不同。由于斜边的长度无法测量,我们也就不能进一步说,如果这个“四维空间中的距离”符合勾股定理,这个“四维空间”就是平直的,空间中成立的几何是欧氏几何,否则,这个“四维空间”就是弯曲的,空间中成立的几何是非欧几何。

同样,把时间与三维空间合并成一个所谓的“四维时空”,这个“四维时空”中的两点之间的距离也无法实际测量,我们也无法说,这个“四维时空”是平直的还是弯曲的。无法测量四维时空中两点之间的距离,无法判定四维时空究竟有没有弯曲的原因,就是增加的第四维是时间,与前三维的空间,物理含义完全不同,测量方法完全不同。

按照广义相对论,当ds^2=dx^2+dy^2+dz^2-c^2dt^2时,四维时空就是平直的,否则,如果ds^2=gijdxidxj,四维时空就是弯曲的。请问,ds怎么测量?测量了什么才算是测量出了ds?

有人说,测量物体运动过程中的固有时,就等价于测量ds。在随物体一同运动的参照系中,上述的两个表达式分别简化为ds^2=-c^2dt^2和ds^2=g00c^2dt^2,如果第一个表达式成立,则时空就是平直的,否则,第二个表达式成立,时空就是弯曲的。测量出了固有时dt,不知道ds,能判定出时空是平直还是弯曲的吗?而且,一般情况下,g00还是时空坐标的函数,请问,dt能等价于是ds吗?

上面的回答似乎是说,由时间和空间合并成的“四维时空”的弯曲,无法实测验证,但纯粹的时间弯曲,纯粹的三维空间弯曲,也许是可以测量验证的。

先来看纯粹的时间能不能弯曲。请问,测量了什么才算是测量出了时间弯曲?是指标准时钟的走时变快或变慢了吗?假设标准时钟的走时变快或变慢了,请问,是与谁比较的?如果你有一个更标准的时钟,第一,那个不标准的时钟测量出的时间,就不是标准时间,它的变快或变慢就不是时间的变快或变慢。第二,请问,你这个更标准的时钟会不会变快或变慢?如果会,它还能是标准时钟吗?如果会,请问,又该怎么测量?有人说,时间弯曲,是指不同的地点,不同的引力场中,标准时钟的走时速度不同。既然你已经测量出引力场中的时钟走时变慢了,请问,那个引力场中的时钟还能是引力场中的标准时钟吗?它测量出的时间还能是引力场中的标准时间吗?你测量出它变慢的那个时钟,才是你心目中的,包括引力场在内的整个宇宙中的标准时钟,这个时钟所测量出的时间,才是包容引力场在内的整个宇宙中的标准时间。

三维空间的弯曲,讨论起来稍微复杂一点。但至少,当你说空间弯曲时,你不是随口胡说,你肯定是测量后才这么说的。你通过测量后发现,勾股定理不成立了,所以你说,空间弯曲了。请问,你能在一片空虚的空间中进行测量吗?你的测量可以没有测量的对象吗?如果空间中空无一物,你测量出的那个使勾股定理不成立的三个长度值,从何而来?它们是谁的长度?你说,你在平面上画出了一个三角形,然后进行测量,这至少要有一个实际存在的,由实体构成的平面,另外,还要有三条你画出的画痕,这个画痕也是以实物形式而存在的。显然,你测量的不是纯粹的空间,而是具体的实物,你测量出的是这个实物,这三条画痕这个实物,所具有的一个属性。如果这三条画痕不遵守勾股定理了,也许是这个实物受到了什么影响,例如,画痕所在的实物的平面因受潮而变形了。在引力场中,光线弯曲了,由三条光线所围成的三角形不遵守勾股定理了,请问,这究竟是空间中的光线弯曲了,还是空间本身弯曲了?如果光子运动轨迹的弯曲被认为是空间弯曲,那么,子弹运动轨迹的弯曲算不算空间弯曲?我跑步的轨迹的弯曲算不算空间弯曲?

纯粹的空间究竟是什么?我认为,纯粹的空间,应该是指三维空间坐标系。这个坐标系是我们测量长度用的那个标准直尺的延长。如果这个坐标系弯曲了,请问,怎么测量?用标准直尺来测量这个坐标系中的坐标轴,但这显然是自己对自己的测量,一个直尺,它能测量出自己在引力场中弯曲了吗?用这个标准直尺的棱边围成一个三角形,再用另一个完全等价的标准直尺去测量这个三角形,假设符合勾股定理(注意,我这里用的是“假设”一词),再把这个由标准直尺围成的三角形拿到引力场中,再用那个标准直尺去测量,它能测量出在引力场中,这个由标准直尺围成的三角形弯曲了,不再遵守勾股定理了吗?

如果说这个标准直尺在引力场中本身就弯曲了,如同前面说的标准时钟在引力场中不标准了,请问,怎么测量?


董加耕


广义相对论是指物质间引力相互作用的理论。这一理论首次把引力场解释成时空的弯曲。


松涛静听


能,这就是!


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