爱因斯坦的广义相对论是什么理论?

简单来说,爱因斯坦在一百多年前创立的广义相对论是一种引力理论,描述宇宙中天体的引力感化。关于引力理论,我们最早接触到的是牛顿在17宿世纪提出的万有引力心猿意马律。那么,爱因斯坦的引力理论与牛顿的有什么区别呢?

在牛顿看来,宇宙中任何有质量的物体之间城市存在引力感化。大到天体,小到细菌,引力感化始终存在。无论距离多远,城市存在引力,而且这种感化是刹时发生的超距感化。按照万有引力心猿意马律,物体之间的引力正比于物体质量之积,反比于物体之间的距离。牛顿的万有引力心猿意马律很是当作功,它诠释了为什么苹果会落地,为什么地球会绕着太阳扭转,甚至还能预言此前尚未发现的海王星的存在。

但到了19宿世纪,天文学家发现万有引力心猿意马律存在缺陷。行星在绕着太阳活动过程中,每一圈的近日点其实都是纷歧样的,这种现象被称为近日点进动。越接近太阳的行星,近日点进动值越大,水星近日点具有最大的进动值。

天文学家经由过程不雅测发现,水星近日点进动的不雅测值与经由过程万有引力心猿意马律计较出来的成果存在一些差别,不雅测值与理论值每个宿世纪相差43秒,这弘远于不雅测误差,所以必然是理论出了问题。

直到20宿世纪初,爱因斯坦提出了广义相对论,水星近日点进动问题才获得完美的诠释。按照广义相对论,空间不像牛顿所描述的那样是绝对平直的,而是会在质量和能量的感化下发生弯曲。在弯曲的空间中,天体与光城市沿着测地线活动,由此表示出引力效应。

按照广义相对论,太阳弯曲了四周空间,若是有光从太阳概况上方穿过,其偏转角度约为1.75角秒,这是经由过程牛顿引力理论计较出成果的两倍。不久后,爱丁顿借助日全食的机会,测量了布景恒星发出的光从太阳四周颠末时所偏转的角度,成果与爱因斯坦的预言相合适,这进一步证实了广义相对论。

此后,广义相对论的几大预言——引力红移、引力时候膨胀效应、引力波,都被一一证实,这奠基了广义相对论在现代物理学中的主要地位。广义相对论的一大现实应用是对导航卫星的时钟校准。因为导航卫星远离地球,所受地球引力感化较弱,所以星载时钟走得比地面时钟快一些。别的,还要考虑到狭义相对论所带来的钟慢效应。固然这种时候差很是细小,但在导航卫星定位过程中会呈现庞大的误差。是以,需要解除失落相对论造当作的时候膨胀效应,导航卫星才能起到切确定位的感化。

迄今为止,广义相对论是描述宇宙引力现象最为当作功的理论。万有引力心猿意马律只是广义相对论在弱引力场中的一种近似理论,但因为牛顿引力理论的形式更为简单,所以在精度要求不高时可以便利利用。

  • 发表于 2019-02-26 08:00
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