能通俗的講一下廣義相對論是個啥嗎?

地理那些事


說白了,廣義相對論就是把引力解釋為時空彎曲的理論。牛頓的經典力學提出了萬有引力,但沒有指出萬有引力產生的原因,即為什麼會產生萬有引力!

而廣義相對論給出了答案,認為引力是有時空彎曲引起的,引力只是時空彎曲的一個表象,任何具有質量的物體都會對周圍時空產生影響,會扭曲壓縮時空。

同時,廣義相對論認為引力質量和慣性質量是等效的,在局部我們無法分清是慣性質量還是引力質量,這也表明了物質運動對空間的影響!

廣義相對論剛提出時並沒有得到廣泛認可,因為它太具有顛覆性了。隨著人類探測水平提高,廣義相對論的不斷得到證實!

比如說水星近日點進動,引力紅移,引力波等都有力地支持了廣義系相對論。而前幾天首張黑洞照片的出現也證實的廣義相對論的預言!

廣義相對論是愛因斯坦腦洞大開的思維突破,如果說沒有愛因斯坦,狹義相對論也很快被發現,但廣義相對論需要等很多年才能被發現,甚至現在都不會被發現!


宇宙探索


廣義相對論是牛頓運動定律的終極版本。

也可以反過來說,牛頓運動定律是廣義相對論的最簡化版本。



那麼有人要問,終極版本和簡化版本,中間到底有什麼區別呢?區別在於,它們適用的條件,是不一樣的。最簡化版本,只能在平直座標(歐幾里得時空)裡,以及在低速情況下用。終極版本是可以在扭曲的座標(非歐幾里得時空)以及在高速的情況下用。

廣義相對論是怎麼推導出來的?

推導廣義相對論需要承認兩個哲學原理:馬赫原理和等效原理。

馬赫原理是說,所有的運動都是相對運動,所有的加速度也是相對的。這就是為什麼叫相對論。

等效原理是說,引力場的局部可以用做加速運動的慣性系代替。

任何物體行進的速度,包括空間彎曲的速度,引力波的傳播速度,都以光速為極限。超光速在廣義相對論框架內是不可能的。



廣義相對論是物理學的一部分,物理是人類對自然界的數學描述。

廣義相對論描述的是,物體的運動規律,在任意座標系下,在小於等於光速的任何速度下,運動規律的不變性。

狹義相對論描述的是,物體的運動規律,在平直座標下,在小於等於光速在任何速度下,運動規律的不變性。

牛頓定律描述的是,物體的運動規律,在平直座標下,在遠遠小於光速的事情況下,運動規律的不變性。

延伸閱讀1:和廣義相對論有關的著名科學家

第1位:可以與愛因斯坦比肩的女科學家,艾米諾特。艾米諾特給出了廣義相對論的純數學推導,讓廣義相對論建立在數學嚴格的基礎上,因此廣義相對論是最難被推翻的物理學定律。由此延伸,牛頓定律、狹義相對論都是最難被推翻的物理學定律。不僅如此,她還獨自證明了諾特定律,闡述了所有守恆性背後的原因。

第2位:亞歷山大佛裡德曼,給出了廣義相對論宇宙學的解。這個解表明,宇宙起源於一個點,然後就是bigbang大爆炸。

第3位:史瓦西,給出了廣義相對論天體演化的第1個解,一個不旋轉不帶電荷的黑洞。這個黑豆被稱為史瓦西黑洞,黑洞的視界半徑,被稱為史瓦西半徑。

廣義相對論場方程是偏微分方程,沒有解析解,只有在極端的條件下才會有解。在史瓦西給出了第1個解以後,另外的科學家分別給出了,旋轉不帶電黑洞的解,和旋轉帶電黑洞的解。

第4位:霍金。給出了廣義相對論場方程有解的邊界條件,這些條件被稱為能量條件。除此之外他還證明了一個奇點定理:如果奇點不被視界所包裹(出現一個裸的奇點),則物體在落向奇點的過程中會走類空測地線,出現違反時序的情況。

因為大自然不允許出現違反時序的情況,或者說大自然不允許人類看到違反時序的情況,因此所有的奇點都會被事件視界所包裹。這一假設又被稱為宇宙監督假設。

《星際穿越》電影裡就是男主人公進入了黑洞內部,在落向奇點的過程中,走了一條違反時序的類空測地線,而返回了過去,看到了她自己女兒長大的情況。



延伸閱讀2:愛因斯坦的著名粉絲。

證偽思想最初來源於愛因斯坦。卡爾波普爾是愛因斯坦的狂熱粉絲。卡爾波普爾把愛因斯坦的證偽思想上升到哲學的高度,並廣為傳播。科學的證偽主義,現在為絕大多數科學家所接受。卡爾波普爾還有幾個很有名的學生,其中一個最為大眾所熟知的叫索羅斯。

相關的這些人物及其事蹟,可以去小編的文章裡找。


華箋流香


愛因斯坦通過將引力質量等於慣性質量這一物理現象提升為等效原理,建立了廣義相對論。由於引力質量與慣性質量是兩個不同的概念,將兩者在本質上劃等號,實際上就是將物質與空間聯繫在一起。所以,廣義相對論是關於物質與空間關係的理論。

當人的認識擴展到宏觀範圍以外時,作為物理背景的空間便顯現出了其存在的影響。廣義相對論所描述的,是在宇觀(大物質)領域,空間與物質相互影響和相互作用的規律。

比如,當光線經過大物質(太陽🌞)時,會使其運動的路徑彎曲。

比如,水星公轉的軌跡,會因太陽的轉動致使空間不再平直,而產生額外的進動。

比如,光子在離開太陽時,為克服空間的不對稱(引力場),而產生紅移現象,將其部分能量轉移給了空間。

由於當時人類對空間的認識才剛剛開始,尚處於初級階段,所以廣義相對論是關於物質與空間的唯象型理論。廣義相對論只建立了物質與空間的外在聯繫,卻沒有提供兩者之間互動的物理機制。

比如,廣義相對論並沒有將引力效應歸結為空間量子對物質的不對稱碰撞。

於是,廣義相對論只能唯象地將引力效應歸結為空間的幾何彎曲,卻並沒有進一步說明空間是由什麼構成的,也未能提供空間分佈變化的具體內容。

總之,廣義相對論是關於物質與空間關係的理論,該理論只建立了兩者的外在聯繫,卻沒有建立物質與空間相互作用的物理機制,是一個不完備的初級理論。


淡漠乾坤


你們講的都不夠通俗。

首先我們要知道什麼是狹義相對論,那就是光速不變。在所有人看來,光速都是一個常數。

比如兩個星球對著飛,速度都是接近光速。距離一光年,那是不是飛半年撞上?那你從其中一個星球上看,距離仍然是一光年,自己的星球不動,對面的星球並不是以兩倍光速飛過來,而是仍然以光速飛過來的。這樣需要飛一年才撞上,對吧。

從我們這看,飛半年,在他那兒看飛一年,時間是根據參照系變化的,是相對的。所以叫“相對論”。光速不變假設推出質能轉換,已經為原子彈和核工業的成功所證實。

但是,在不同的參照系看,距離都是一光年,空間不具有相對性。因為這個參照系是慣性參照系,也就是“勻速直線運動”的參照系。這顯然是個理論缺陷。狹義相對論仍然必須依賴一個“絕對不動”的“宇宙參照系”或者叫“以太參照系”才能存在。

廣義相對論的目的,就是要拋棄這個被科學家依賴了幾百年的“以太參照系”,因為明顯它純粹來自想象。

這樣,經過理論推算(太複雜,不介紹),從不同的參照系看,空間距離也就不是絕對的了,這就叫“空間扭曲”。 而且,質量也依賴於參考系,質量和加速度是等效的,它也可以扭曲空間。

比如日食的時候,太陽被遮住了,就可以看到和太陽距離非常近的星星。我們可以觀測到,這些星星的位置發生了變化。甚至於原本在太陽後邊的一顆星星,我們可以在太陽左邊右邊各看到一顆。

怎麼這麼神奇呢?因為光線在經過太陽附近的時候,被太陽引力所扭曲了。

但是,相對論的基本假設別忘了,光速不變,光是走直線的,或者說,光走的路線就是我們空間裡的直線。所以,是空間“被扭曲”了。

這就是廣義相對論最基本的皮毛。


名利不如閒86380201


狹義相對論是在經典物理學的基礎上重新審視了運動的視覺合成,把視運動,分解為物體矢量運動與相關信息矢量運動的雙重矢量合。

明確正視了信息在空間中的矢量傳播,

從而揭開了平權時空的相對佯謬,

而廣義相對論,基於光電磁波孤峰波速獨立穩定不變的特性,以光速為基準,重新構建了各種運動與光速基準標尺的相對關係,為宇宙構建了“統一“的絕對速度參照體系,

打個比方,狹義相對論是五線譜的手調譜,廣義相對論是五線譜的固定調大譜,

光電磁波孤峰波速,是絕對宇宙速度體系的基準○,

把各種運動物體的速度與光速的差值做為物休的“絕對速度”

廣義相對論試圖在相對運動中為宇宙萬物給出可以統一比較的絕對速度,


AUTUYT


我認為,廣義相對論中“時空彎曲”的說法存在問題。

先談純粹的空間彎曲。如果空間中兩點之間的距離公式符合勾股定理,則空間就是平直空間,空間中成立的幾何就是歐氏幾何,否則,空間就是彎曲的,空間中成立的幾何就是非歐幾何。所以,我們所在的空間究竟是平直的還是彎曲的,只有經過實測才能確實。通過對一個實際存在的直角三角形進行測量,才能知道它究竟符不符合勾股定理。

顯然,在對這個直角三角形所進行的測量中,沿x軸、y軸的測量,以及沿斜邊的測量,都是長度測量,測量的方法、測量用的標準直尺,都是相同的。如果我們在這個三維空間上,再增加一個維度,變成四維,但第四維的含義是房價,或者是溫度,某個給定的三維空間區域上的第四維的高度,代表某一地段、某一樓層的房價,或者代表某一個微小的三維空間區域中的溫度,則這個四維座標系,數學上可以存在,可以畫出來,但我們卻不能稱它為“四維空間”。即使我們能人為的定義出一個這種“四維空間”中兩點之間的距離公式,但這個“四維空間中的兩點之間的距離”卻無法實際測量,因為第四維的測量方法與前三維完全不同,物理含義完全不同。由於斜邊的長度無法測量,我們也就不能進一步說,如果這個“四維空間中的距離”符合勾股定理,這個“四維空間”就是平直的,空間中成立的幾何是歐氏幾何,否則,這個“四維空間”就是彎曲的,空間中成立的幾何是非歐幾何。

同樣,把時間與三維空間合併成一個所謂的“四維時空”,這個“四維時空”中的兩點之間的距離也無法實際測量,我們也無法說,這個“四維時空”是平直的還是彎曲的。無法測量四維時空中兩點之間的距離,無法判定四維時空究竟有沒有彎曲的原因,就是增加的第四維是時間,與前三維的空間,物理含義完全不同,測量方法完全不同。

按照廣義相對論,當ds^2=dx^2+dy^2+dz^2-c^2dt^2時,四維時空就是平直的,否則,如果ds^2=gijdxidxj,四維時空就是彎曲的。請問,ds怎麼測量?測量了什麼才算是測量出了ds?

有人說,測量物體運動過程中的固有時,就等價於測量ds。在隨物體一同運動的參照系中,上述的兩個表達式分別簡化為ds^2=-c^2dt^2和ds^2=g00c^2dt^2,如果第一個表達式成立,則時空就是平直的,否則,第二個表達式成立,時空就是彎曲的。測量出了固有時dt,不知道ds,能判定出時空是平直還是彎曲的嗎?而且,一般情況下,g00還是時空座標的函數,請問,dt能等價於是ds嗎?

上面的回答似乎是說,由時間和空間合併成的“四維時空”的彎曲,無法實測驗證,但純粹的時間彎曲,純粹的三維空間彎曲,也許是可以測量驗證的。

先來看純粹的時間能不能彎曲。請問,測量了什麼才算是測量出了時間彎曲?是指標準時鐘的走時變快或變慢了嗎?假設標準時鐘的走時變快或變慢了,請問,是與誰比較的?如果你有一個更標準的時鐘,第一,那個不標準的時鐘測量出的時間,就不是標準時間,它的變快或變慢就不是時間的變快或變慢。第二,請問,你這個更標準的時鐘會不會變快或變慢?如果會,它還能是標準時鍾嗎?如果會,請問,又該怎麼測量?有人說,時間彎曲,是指不同的地點,不同的引力場中,標準時鐘的走時速度不同。既然你已經測量出引力場中的時鐘走時變慢了,請問,那個引力場中的時鐘還能是引力場中的標準時鍾嗎?它測量出的時間還能是引力場中的標準時間嗎?你測量出它變慢的那個時鐘,才是你心目中的,包括引力場在內的整個宇宙中的標準時鍾,這個時鐘所測量出的時間,才是包容引力場在內的整個宇宙中的標準時間。

三維空間的彎曲,討論起來稍微複雜一點。但至少,當你說空間彎曲時,你不是隨口胡說,你肯定是測量後才這麼說的。你通過測量後發現,勾股定理不成立了,所以你說,空間彎曲了。請問,你能在一片空虛的空間中進行測量嗎?你的測量可以沒有測量的對象嗎?如果空間中空無一物,你測量出的那個使勾股定理不成立的三個長度值,從何而來?它們是誰的長度?你說,你在平面上畫出了一個三角形,然後進行測量,這至少要有一個實際存在的,由實體構成的平面,另外,還要有三條你畫出的畫痕,這個畫痕也是以實物形式而存在的。顯然,你測量的不是純粹的空間,而是具體的實物,你測量出的是這個實物,這三條畫痕這個實物,所具有的一個屬性。如果這三條畫痕不遵守勾股定理了,也許是這個實物受到了什麼影響,例如,畫痕所在的實物的平面因受潮而變形了。在引力場中,光線彎曲了,由三條光線所圍成的三角形不遵守勾股定理了,請問,這究竟是空間中的光線彎曲了,還是空間本身彎曲了?如果光子運動軌跡的彎曲被認為是空間彎曲,那麼,子彈運動軌跡的彎曲算不算空間彎曲?我跑步的軌跡的彎曲算不算空間彎曲?

純粹的空間究竟是什麼?我認為,純粹的空間,應該是指三維空間座標系。這個座標系是我們測量長度用的那個標準直尺的延長。如果這個座標系彎曲了,請問,怎麼測量?用標準直尺來測量這個座標系中的座標軸,但這顯然是自己對自己的測量,一個直尺,它能測量出自己在引力場中彎曲了嗎?用這個標準直尺的稜邊圍成一個三角形,再用另一個完全等價的標準直尺去測量這個三角形,假設符合勾股定理(注意,我這裡用的是“假設”一詞),再把這個由標準直尺圍成的三角形拿到引力場中,再用那個標準直尺去測量,它能測量出在引力場中,這個由標準直尺圍成的三角形彎曲了,不再遵守勾股定理了嗎?

如果說這個標準直尺在引力場中本身就彎曲了,如同前面說的標準時鍾在引力場中不標準了,請問,怎麼測量?


董加耕


廣義相對論是指物質間引力相互作用的理論。這一理論首次把引力場解釋成時空的彎曲。


松濤靜聽


能,這就是!


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