大众广义相对论






大众广义相对论

 

很多人以为,要弄懂广义相对论,必须懂得很多高深数学和物理,例如微分几何,

张量分析等赫人的科目。其实,只要用心思考,一般人也可以领会其基本意义(虽然

在专家看来是肤浅的)。下面,我试图用例子来简述广义相对论的基本意义。

  大家都知道,人坐在宇宙飞船,在远离地球的宇宙空间航行,会产生失重现象。

现在设想有一架十分大型的宇宙飞船,里面有一间四十平方米的房间,其中有三米

高的天花板,地板,桌子,椅子,大床,总之,一切设置如地球上的房间。宇航员

就住在这样的房间里。当时这个宇宙飞船正沿着从地板指向天花板的方向,以9.8米

/秒*秒的恒定加速度前进。尽管当时宇宙飞船远离地球,远离任何引力场,宇航员

的感觉和生活与地球家里的感觉和生活完全一模一样,没有一点失重的感觉存在。

为什么?这就是爱恩斯坦广义相对论的“等效原理”(equivalence principle)!

   假设有一位工艺十分精湛的技师,来到一个质量等于地球十倍,半径和地球差不

多的行星上。这位技师用该行星大量出产的大块金刚石,运用最精密的光学仪器,和

最先进的切削工具,造成一块他认为最平滑的 金刚石抬面,然后把这台面运回地球。

地球人会发现这块在外行星看来是绝对平滑的台面,来到地球后,成了弯曲的!为

什么? 这就是爱恩斯坦广义相对论的“引力场使时空弯曲”的原理,及光线在强引

力场下弯曲的原理。

   设想某种外力把太阳这个庞然大物,压缩成直径只有几公里的球体。这个球体表

面的引力场极其强大,强大到它内部及表面附近的任何光线和射线都不能够逃离。因此,从远处不能直接看见黑洞,只能从它对周围天体的作用去发现它。这就是爱恩斯坦广义相对论的“黑洞”,现在已经被天文学的发现完全证实!





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