新浪博客

【科学最前沿】广义相对论

2011-05-22 05:52阅读:

【科学最前沿】广义相对论


百科名片

广义相对论(General Relativity‎),是爱因斯坦于1915年以几何语言建立而成的引力理论,统合了狭义相对论和牛顿的万有引力定律,将引力改描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空,以取代传统对于引力是一种力的看法。
目录
概况
相关简介
诞生背景
基本假设
  1. 等效原理
  2. 广义相对性原理
基本概念
  1. 质量的两种不同表述
  2. 引力质量和惯性质量的等同性
主要内容
宇宙现象与科研应用
广义相对论的实验检验
  1. 水星近日点进动
  2. 光线在引力场中的弯曲
  3. 光谱线的引力红移
  4. 雷达回波延迟
爱因斯坦第四假设
天体物理学上的应用
  1. 引力透镜
  2. 引力波天文学
  3. 黑洞和其它致密星体
  4. 宇宙学
进阶概念
  1. 因果结构和全局几何
  2. 视界
  3. 奇点
  4. 演化方程
  5. 全局和准局部量
和量子理论的关系
  1. 弯曲时空中的量子场论
  2. 量子引力
当前进展
基础教案示例
概况
相关简介
诞生背景
基本假设
  1. 等效原理
  2. 广义相对性原理
基本概念
  1. 质量的两种不同表述
  2. 引力质量和惯性质量的等同性
主要内容
宇宙现象与科研应用
广义相对论的实验检验
  1. 水星近日点进动
  2. 光线在引力场中的弯曲
  3. 光谱线的引力红移
  4. 雷达回波延迟
展开

编辑本段概况

  广义相对论是阿尔伯特·爱因斯坦于1916年发表的用几何语言描述的引力理论,它代表了现代物理学中引力理论研究的最高水平。广义相对论将经典的牛顿万有引力定律包含在狭义相对论的框架中,并在此基础上应用等效原理而建立的。在广义相对论中,引力被描述为时空的一种几何属性(曲率);而这种时空曲率与处于时空中的物质与辐射的能量-动量张量直接相联系,其联系方式即是爱因斯坦的引力场方程(一个二阶非线性偏微分方程组)。从广义相对论得到的有关预言和经典物理中的对应预言非常不相同,尤其是有关时间流逝、空间几何、自由落体的运动以及光的传播等问题,例如引力场内的时间膨胀、光的引力红移和引力时间延迟效应。广义相对论的预言至今为止已经通过了所有观测和实验的验证——虽说广义相对论并非当今描述引力的唯一理论,它却是能够与实验数据相符合的最简洁的理论。不过,仍然有一些问题至今未能解决,典型的即是如何将广义相对论和量子物理的定律统一起来,从而建立一个完备并且自洽的量子引力理论。爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用:它直接推导出某些大质量恒星会终结为一个黑洞——时空中的某些区域发生极度的扭曲以至于连光都无法逸出。有证据表明恒星质量黑洞以及超大质量黑洞是某些天体例如活动星系核和微类星体发射高强度辐射的直接成因。光线在引力场中的偏折会形成引力透镜现象,这使得人们能够观察到处于遥远位置的同一个天体的多个成像。广义相对论还预言了引力波的存在,引力波已经被间接观测所证实,而直接观测则是当今世界像激光干涉引力波天文台(LIGO)这样的引力波观测计划的目标。此外,广义相对论还是现代宇宙学膨胀宇宙模型的理论基础。

编辑本段相关简介

  相对论是现代物理学的理论基础之一。论述物质运动与空间时间关系的理论。20世纪初由爱因斯坦创立并和其他物理学家一起发展和完善,狭义相对论于1905年创立,广义相对论于1916年完成。19世纪末由于牛顿力学和(苏格兰数学家)麦克斯韦(1831~1879年)电磁理论趋于完善,一些物理学家认为“物理学的发展实际上已经结束”,但当人们运用伽利略变换解释光的传播等问题时, 发现一系列尖锐矛盾,对经典时空观产生疑问。爱因斯坦对这些问题,提出物理学中新的时空观,建立了可与光速相比拟的高速运动物体的规律,创立相对论。 狭义相对论提出两条基本原理。(1)光速不变原理。 即在任何惯性系中, 真空中光速c都相同, 与光源及观察者的运动状况无关。(2)狭义相对性原理是物理学的基本定律乃至自然规律,对所有惯性参考系来说都相同。
   【科学最前沿】广义相对论 广义相对论

我的更多文章

下载客户端阅读体验更佳

APP专享