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| − | 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。比如它预言了某些大质量恒星终结后，会形成时空极度扭曲以至于所有物质（包括光）都无法逸出的区域，黑洞。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，这使得人们可能观察到处于遥远位置的同一个天体形成的多个像。广义相对论还预言了引力波的存在。引力波已经由激光干涉引力波天文台在2015年9月直接观测到。此外，广义相对论还是现代宇宙学中的膨胀宇宙模型的理论基础。 | + | '''广义相对论'''是现代[[物理]]中基于相对性原理利用[[几何]][[语言]]描述的[[引力理论]]。该理论由[[阿尔伯特·爱因斯坦]]等人自1907年开始发展，最终在1915年基本完成。广义相对论将经典的[[牛顿]][[万有引力定律]]与狭义相对论加以推广。在广义相对论中，引力被描述为时空的一种几何属性（[[曲率]]），而时空的曲率则通过[[爱因斯坦场方程]]和处于其中的[[物质]]及[[辐射]]的能量与[[动量]]联系在一起。 |
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| + | 从广义相对论得到的部分预言和[[经典物理]]中的对应预言非常不同，尤其是有关时间流易、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——广义相对论虽然并非当今描述引力的唯一理论，但却是能够与[[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。最为基础的即是广义相对论和[[量子物理]]的定律应如何统一以形成完备并且自洽的[[量子引力理论]]。 | ||
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| + | 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。比如它预言了某些大质量[[ 恒星]] 终结后，会形成时空极度扭曲以至于所有物质（包括光）都无法逸出的区域，[[ 黑洞]] 。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，这使得人们可能观察到处于遥远位置的同一个[[ 天体]] 形成的多个像。广义相对论还预言了引力波的存在。引力波已经由[[ 激光]] 干涉引力波天文台在2015年9月直接观测到<ref>[https://www.lssdjt.com/d/20150914.htm 2015年9月14日 人类首次直接探测到了引力波]，历史上的今天，2016-02-12</ref> 。此外，广义相对论还是现代[[ 宇宙学]] 中的[[ 膨胀宇宙模型]] 的理论基础。 | ||
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| − | 广义相对论被视为一种古怪的异论，但由于它和狭义相对论相融，并能够解释很多牛顿引力无法解释的现象，因此它很明显优于牛顿理论。爱因斯坦本人在1915年证明了广义相对论能够解释水星轨道的反常近日点进动现象，其过程不需要任何附加参数（所谓“敷衍因子”）。另一个著名的实验验证是由亚瑟·爱丁顿爵士率领的探险队在非洲的普林西比岛观测到的日食时的光线在太阳引力场中的偏折，其偏折角度和广义相对论的预言完全相符（是牛顿理论预言的偏折角的两倍），这一发现随后为全球报纸所竞相报导，一时间使爱因斯坦的理论名声赫赫。但是直到1960年至1975年间，广义相对论才真正进入了理论物理和天体物理主流研究的视野，这一时期被人们称作广义相对论的黄金时代。物理学家逐渐理解了黑洞的概念，并能够通过天体物理学的性质从类星体中识别黑洞。在太阳系内能够进行的更精确的广义相对论的实验验证进一步展示了广义相对论非凡的预言能力，而相对论宇宙学的预言也同样经受住了实验观测的检验。 | + | 1905年爱因斯坦发表狭义相对论后，他开始着眼于如何将引力纳入狭义相对论框架的思考。以一个处在[[自由落体]]状态的观察者的[[理想实验]]为出发点，他从1907年开始了长达八年的对引力的相对性理论的探索。在历经多次弯路和错误之后，他于1915年11月在普鲁士科学院上作了发言，其内容正是著名的爱因斯坦引力场方程。这个方程描述了处于时空中的[[物质]]是如何影响其周围的时空[[几何]]，并成为了爱因斯坦的广义相对论的核心。 |
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| + | 广义相对论被视为一种古怪的异论，但由于它和狭义相对论相融，并能够解释很多牛顿引力无法解释的现象，因此它很明显优于牛顿理论。爱因斯坦本人在1915年证明了广义相对论能够解释[[ 水星]][[ 轨道]] 的反常[[ 近日点]] 进动现象<ref>[http://www.360doc.cn/article/39124147_648602903.html 广义相对论详细发现过程和相关宇宙学应用!]，360doc个人图书馆，2017-04-25</ref> ，其过程不需要任何附加参数（所谓“敷衍因子”）。另一个著名的实验验证是由[[ 亚瑟·爱丁顿]][[ 爵士]] 率领的探险队在[[ 非洲]] 的[[ 普林西比岛]] 观测到的[[ 日食]] 时的[[ 光线]] 在[[ 太阳]][[ 引力场]] 中的偏折，其偏折角度和广义相对论的预言完全相符（是牛顿理论预言的偏折角的两倍），这一发现随后为全球[[ 报纸]] 所竞相报导，一时间使爱因斯坦的理论名声赫赫。但是直到1960年至1975年间，广义相对论才真正进入了[[ 理论物理]] 和天体物理主流研究的视野，这一时期被人们称作广义相对论的黄金时代。[[ 物理学家]] 逐渐理解了黑洞的概念，并能够通过天体物理学的性质从类星体中识别黑洞。在[[ 太阳系]] 内能够进行的更精确的广义相对论的实验验证进一步展示了广义相对论非凡的预言能力，而[[ 相对论宇宙学]] 的预言也同样经受住了实验观测的检验。 | ||
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於 2020年3月21日 (六) 22:07 的最新修訂
廣義相對論是現代物理中基於相對性原理利用幾何語言描述的引力理論。該理論由阿爾伯特·愛因斯坦等人自1907年開始發展，最終在1915年基本完成。廣義相對論將經典的牛頓萬有引力定律與狹義相對論加以推廣。在廣義相對論中，引力被描述為時空的一種幾何屬性（曲率），而時空的曲率則通過愛因斯坦場方程和處於其中的物質及輻射的能量與動量聯繫在一起。
從廣義相對論得到的部分預言和經典物理中的對應預言非常不同，尤其是有關時間流易、空間幾何、自由落體的運動以及光的傳播等問題，例如引力場內的時間膨脹、光的引力紅移和引力時間延遲效應。廣義相對論的預言至今為止已經通過了所有觀測和實驗的驗證——廣義相對論雖然並非當今描述引力的唯一理論，但卻是能夠與實驗數據相符合的最簡潔的理論。不過仍然有一些問題至今未能解決。最為基礎的即是廣義相對論和量子物理的定律應如何統一以形成完備並且自洽的量子引力理論。
愛因斯坦的廣義相對論理論在天體物理學中有着非常重要的應用。比如它預言了某些大質量恆星終結後，會形成時空極度扭曲以至於所有物質（包括光）都無法逸出的區域，黑洞。有證據表明恆星質量黑洞以及超大質量黑洞是某些天體例如活動星系核和微類星體發射高強度輻射的直接成因。光線在引力場中的偏折會形成引力透鏡現象，這使得人們可能觀察到處於遙遠位置的同一個天體形成的多個像。廣義相對論還預言了引力波的存在。引力波已經由激光干涉引力波天文台在2015年9月直接觀測到[1]。此外，廣義相對論還是現代宇宙學中的膨脹宇宙模型的理論基礎。
歷史
1905年愛因斯坦發表狹義相對論後，他開始着眼於如何將引力納入狹義相對論框架的思考。以一個處在自由落體狀態的觀察者的理想實驗為出發點，他從1907年開始了長達八年的對引力的相對性理論的探索。在歷經多次彎路和錯誤之後，他於1915年11月在普魯士科學院上作了發言，其內容正是著名的愛因斯坦引力場方程。這個方程描述了處於時空中的物質是如何影響其周圍的時空幾何，並成為了愛因斯坦的廣義相對論的核心。
廣義相對論被視為一種古怪的異論，但由於它和狹義相對論相融，並能夠解釋很多牛頓引力無法解釋的現象，因此它很明顯優於牛頓理論。愛因斯坦本人在1915年證明了廣義相對論能夠解釋水星軌道的反常近日點進動現象[2]，其過程不需要任何附加參數（所謂「敷衍因子」）。另一個著名的實驗驗證是由亞瑟·愛丁頓爵士率領的探險隊在非洲的普林西比島觀測到的日食時的光線在太陽引力場中的偏折，其偏折角度和廣義相對論的預言完全相符（是牛頓理論預言的偏折角的兩倍），這一發現隨後為全球報紙所競相報導，一時間使愛因斯坦的理論名聲赫赫。但是直到1960年至1975年間，廣義相對論才真正進入了理論物理和天體物理主流研究的視野，這一時期被人們稱作廣義相對論的黃金時代。物理學家逐漸理解了黑洞的概念，並能夠通過天體物理學的性質從類星體中識別黑洞。在太陽系內能夠進行的更精確的廣義相對論的實驗驗證進一步展示了廣義相對論非凡的預言能力，而相對論宇宙學的預言也同樣經受住了實驗觀測的檢驗。
視頻
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參考文獻
- ↑ 2015年9月14日 人類首次直接探測到了引力波，歷史上的今天，2016-02-12
- ↑ 廣義相對論詳細發現過程和相關宇宙學應用!，360doc個人圖書館，2017-04-25