03.07 能通俗的讲一下广义相对论是个啥吗?

地理那些事


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


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


这个就从从狭义相对论说起吧。

狭义相对论建立在光速不变原理和相对性原理两大基础之上,由此推论出三个成就,分别是“同时”的相对性、钟慢效应和尺缩效应,并因此一举解决了著名的迈克尔孙-莫雷实验的疑难,这个实验原本是要检验“以太”的存在,但狭义相对论认为只要人们放弃“绝对时间”的观念,以太概念纯属多余。说明一点,洛伦兹在这以前虽然也对该实验做出了合理解释,但在物理意义上和狭义相对论是完全不同的。

不过,爱因斯坦很清楚狭义相对论的缺陷,主要有两个方面,首先,狭义相对论只适用于“惯性参考系(匀速运动)”,它的时空背景是平直的四维时空,没有纳入加速运动(旋转运动);其次,无法将万有引力纳入狭义相对论。另外,狭义相对论中,对“惯性系”定义也出现了麻烦:一般来说,不受外力的物体,在其保持静止或匀速直线运动状态不变的坐标系是惯性系;但如何判定物体不受外力?回答只能是,当物体保持静止或匀速直线运动状态不变时,物体不受外力,这是个死循环,需要解决。于是,爱因斯坦一不做二不休,将狭义相对性原理推广到广义相对性原理:´物理定律的形式在一切参考系都是不变的。并且还提出了革命性等效原理:引力场的动力学效应和匀加速运动是局部不可分辨的,是等效的。这两大原理构成了广义相对论的基础。

因此,我们可以看出,广义相对论是关于引力的理论,是狭义相对论的扩展。在广义相对论中,万有引力被描述为物质导致时空扭曲的效应,如费曼所说:物质告诉时空如何弯曲,时空告诉物质如何运动。


人择原理


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


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


我们先来做一个数学证明,证明0.99循环等于1,先设0.99循环等于x则满足10x=9+x解得x=1,ok我们先抛开这个问题,我们来思考一个有趣的现象,我们这个宇宙的物质,要么只具有的静质量要么只有动质量要么具有静质量却不是完全光速,我们先来想象一下假如说你同时具有静动两种质量状态,加上空间就是时间那么你就具有了两条时间轴,这就是五维空间!ok,再抛开这个问题,相对论说达到光速90%开始尺缩钟慢就是折叠时空,注意90%等于0.90小数点0可以舍去那就是0.9,注意0.9开始像0.99循环了,然后当你加速到99%光速时99%就是0.99更像0.99循环了这就是0.99循环等于1的物理意义,假设你是一个五维生物摆在面前有块糖,你会发现一个有趣的现象,你吃了一块糖世界还会冒出一块糖,因为0.99循环是自然数,你只是吃了其中静动质量一种状态的糖,切割静动质量状态就是降维的方法,所以0维是点,1维是线,2维是平面,三维是空间,四维是时间,五维是速度,你超过光速宇宙就会崩塌,所以五维在宇宙之外,我们宇宙只有4维,4维的宇宙自然要有4维的粒子构成,所以电子是4维的,量子纠缠为什么超光速其实是因为它是4维的,比我们人类高一维,它会折叠时空在EPR悖论实验中双电子被打散的一瞬间通过它的波粒二象性交换了电磁波,被交换的电磁波要回去,我们三维人类习惯以路程除以时间来判断速度,它是4维的它把一光年的距离折叠成1米其实它的实际速度没变只是走了捷径你感觉它超光速了,其实它不是真正的超光速,真正超光速在五维!在宇宙之外!我们再来分析下为何相对论和量子力学无法统一,其实关键卡住人类的是引力子和引力相互作用与其它基本力的统一问题,其实我们宇宙大爆炸的奇点就是引力子,量子力学告诉我们的世界是由波构成的,其实不对,我们是由高维生物利用二象性切割五维空间的一个引力子的波构成的,被切割的波要回去,我们都是由引力子的波构成的,所以这就是牛顿说的万有引力,这是切割成3维的,切割成4维的是相对论,所以相对论不是终极物理理论,所以奇点不是0维,不能产生我们的才是真正的0维,同理,我推测一定存在一个宇宙是叫做万有斥力的宇宙或是维度,引力子和斥力子构成了原粒子的两条时间轴,这就是引力的本质,我的理论解释了奇点的性质,证明了时光机和任意门是可以通过一些手段发明出来的,证明了我们科学发明的终点,也为相对论和量子力学的统一存在可能!第二点我之前的头条作品里解释了我们的世界是由五维空间的一个引力子通过切割它的波粒二象性的波构成的,我们来思考目前理论关于引力的认知就是两点物质特性和空间特性(时空凹洞),其实我是要说黑洞压的那个时空网就是引力子本身(5维),其实我们需要换个理解思路,我之前说五维是速度,速度是静动质量产生的原因,黑洞逃逸速度超过光速这是静质量在对抗速度压迫引力子,宏观物体运动速度达到或者超过光速这是动质量在对抗速度切割引力子的波线,再说的简单点你就用切割磁感线产生电流一样的理解思路,通过加速到光速是在切割引力子时空网波线获得质量增大!我这里有个比较大胆的猜测时空凹坑其实是速度维度以下的一种存在于3 4 5维度的一种特殊物理现象,世界是高维往低维建的,在某一段维度也许并不存在相对论时空现象,换个说法假设高维生物把黑洞拿出宇宙之外,广义相对论并不存在了因为6维物质不受你静(逃逸速度)动(运动速度)的制约了,那时候引力只与物质本身属性有关了!这里梳理下,任何物质都在对抗引力子,引力子就是时空网,对抗的本质是静动质量的具备与强大,对抗引力子的结果表征是获得能量,你也可以理解为其实物质基础维度本来就是5维,静质量对抗的形式人类称之为万有引力获得质量的方式是人类的理解的引力相互作用,动质量对抗的形式人类称之为质能方程获得质量的方式是切割引力子波感线表征结果质能方程,引力本来只有两种理解产生方式,一3维的牛顿公式,2五维的引力子波粒二象性的波粒聚合完整性,4维爱因斯坦的原因是对抗了引力子本身产生时空洞,6维宇宙引力原因就简单多了


草莓蜜雨痕


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,


星辉650


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灵遁者国学智慧


好吧,就字面理解,一个叫广的和一个叫义的两人面对面的抬斜杠,故称:广义相对论。


一名普通老百姓


相对论,仅三字,却概括了世上一切物喷不断运动的状态。说明物质都处在不断运动变化之中,二物质向那里运动,运动的速度如何?、只能说都是相对的。 相对论,我认为就是这个意思。


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