不可能用加速来冒充电力 经典力学的一个基本原理是:任何一个物体的运动都可看作是一个不受任何外力的自由运动(惯性运动)和一个偏离于


http://zh.wikipedia.org/zh/%E5%BB%A3%E7%BE%A9%E7%9B%B8%E5%B0%8D%E8%AB%96 在爱因斯坦看来,引力质量与惯性的等效只是一个更强得多的等效性的弱形式,而强等效性是把均匀引力和加速统一起来。爱因斯坦指出: 1.任何加速都相当于引力:一个坐在加速度与地心引力(即g=9.8米/秒’)相等的飞船里的人感觉不出与站在地面上有什么区别。 2.引力的作用可以通过选择一个适当的加速参考系来消除。他的著名例子是一架突然断了缆绳的电梯,其中的人将觉得失重,与在太空中已脱离地球引力的人的感觉一样。我们在这里看到引力与自然界所有其他的力(如电力)之间的巨大差异。不可能用加速来冒充电力,因为一个电场中的物体并不受到同样的加速,加速度与物体的电荷有关。准确地说,引力实际上不是一种作用于时空中的不同物体之间的力,而是时空自身的一种性质。引力对人们早已熟悉的时空结构摧毁性地入侵的结果,就是广义相对论。 经典力学的一个基本原理是:任何一个物体的运动都可看作是一个不受任何外力的自由运动(惯性运动)和一个偏离于这种自由运动的组合。这种偏离来自于施加在物体上的外力作用,其大小和方向遵循牛顿第二定律(外力大小等于物体的惯性质量乘以加速度,方向与加速度方向相同[13])。而惯性运动与时空的几何性质直接相关:经典力学中在标准参考系下的惯性运动是匀速直线运动。用广义相对论的语言说,惯性运动的轨迹是时空几何上的最短路径(测地线),在闵可夫斯基时空中是直的世界线[14]。 小球落到正在加速的火箭的地板上(左)和落到地球上(右),处在其中的观察者会认为这两种情形下小球的运动轨迹没有什么区别反过来,原则上讲也可以通过观察物体的运动状态和外力作用(如附加的电磁力或摩擦力等)来判断物体的惯性运动性质,从而用来定义物体所处的时空几何。不过,当有引力存在时这种方法会产生一些含糊不清之处:牛顿万有引力定律以及多个彼此独立验证的相关实验表明,自由落体具有一个普遍性(这也被称作弱等效原理,亦即惯性质量与引力质量等价),即任何测试质量的自由落体的轨迹只和它的初始位置和速度有关,与构成测试质量的材质等无关[15]。这一性质的一个简化版本可以通过爱因斯坦的理想实验来说明,如右图所示:对于一个处在狭小的封闭空间中的观察者而言,无法通过观测落下小球的运动轨迹来判断自己是处于地面上的地球引力场中,还是处于一艘无引力作用但正在加速的火箭裡(加速度等于地球引力场的重力加速度)[16];而作为对比,处于电磁场中的带电小球运动和加速参考系中的小球运动则是可以通过不同小球携带不同的电量来区分的。而由于引力场在空间中存在分布的变化,弱等效原理需要加上局部的条件,即在足够小的时空区域内引力场中的自由落体运动和均一加速参考系中的惯性运动是完全相同的。
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