相对论

狭义相对论的基本原理一、在任何惯性参考系中，自然规律都相同，称为相对性原理。二、在任何惯性系中，真空光速c都相同，即光速不变原理。其中第一条就是相对性原理，第二条是光速不变性。整个狭义相对论就建筑在这两条基本原理上。由此得出时间和空间各量从一个惯性系变换到另一惯性系时，应该满足洛伦兹变换，而不是满足伽利略变换。并由此推出许多重要结论，例如：1、两事件发生的先后或是否“同时”，在不同参照系看来是不同的（但因果律仍然成立）。2、量度物体的长度时，将测到运动物体在其运动方向上的长度要比静止时缩短。与此相似，量度时间进程时，将看到运动的时钟要比静止的时钟进行得慢。3、物体质量m随速度v的增加而增大。4、任何物体的速度不能超过光速。5、物体的质量m与能量E之间满足质能关系式E=mc2。以上结论与目前的实验事实符合，但只有在高速运动时，效应才显著。在通常的情况下，相对论效应极其微小，因此经典力学可认为是相对论力学在低速情况下的近似。 广义相对论基本原理1、广义相对论原理，即自然定律在任何参考系中都可以表示为相同数学形式。2、等价原理，即在一个小体积范围内的万有引力和某一加速系统中的惯性力相互等效。按照上述原理，万有引力的产生是由于物质的存在和一定的分布状况使时间空间性质变得不均匀（所谓时空弯曲）；并由此建立了引力场理论；而狭义相对论则是广义相对论在引力场很弱时的特殊情况。

简单地说，广义相对论的两个基本原理是：一，等效原理：引力与惯性力等效；二，广义相对性原理： 等效原理所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式。等效原理　　等效原理：分为弱等效原理和强等效原理，弱等效原理认为引力质量和惯性质量是等同的。强等效原理认为，两个空间分别受到引力和与之等大的惯性力的作用，在这两个空间中从事一切实验，都将得出同样的物理规律。 现在有不少学者在从事等效原理的论证研究，但是至少目前能够做到的精度来看，未曾从实验上证明等效原理是破缺的。广义相对性原理　　广义相对性原理：物理定律的形式在一切参考系都是不变的。 　　普通物理学(大学课本)中是这样描述这两个原理的： 　　等效原理：在处于均匀的恒定引力场影响下的惯性系，所发生的一切物理现象，可以和一个不受引力场影响的，但以恒定加速度运动的非惯性系内的物理现象完全相同。 　　广义相对论的相对性原理：所有非惯性系和有引力场存在的惯性系对于描述物理现象都是等价的。　爱因斯坦提出“等效原理”，即引力和惯性力是等效的。这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上。根据等效原理，爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理，即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。物体的运动方程即该参考系中的测地线方程。测地线方程与物体自身固有性质无关，只取决于时空局域几何性质。而引力正是时空局域几何性质的表现。物质质量的存在会造成时空的弯曲，在弯曲的时空中，物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动——在欧氏空间中即是直线运动)，如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动，实际是绕着太阳转，造成引力作用效应。正如在弯曲的地球表面上，如果以直线运动，实际是绕着地球表面的大圆走。 　　引力是时空局域几何性质的表现。虽然广义相对论是爱因斯坦创立的，但是它的数学基础的源头可以追溯到欧氏几何的公理和数个世纪以来为证明欧几里德第五公设（即平行线永远保持等距）所做的努力，这方面的努力在罗巴切夫斯基、Bolyai、高斯的工作中到达了顶点：他们指出欧氏第五公设是不能用前四条公设证明的。非欧几何的一般数学理论是由高斯的学生黎曼发展出来的。所以也称为黎曼几何或曲面几何，在爱因斯坦发展出广义相对论之前，人们都认为非欧几何是无法应用到真实世界 光波从一个大质量物体表面出射频率发生红移中来的。 　　在广义相对论中，引力的作用被“几何化”——即是说：狭义相对论的闵氏空间背景加上万有引力的物理图景在广义相对论中变成了黎曼空间背景下不受力(假设没有电磁等相互作用)的自由运动的物理图景，其动力学方程与自身质量无关而成为测地线方程： 　　而万有引力定律也代之以爱因斯坦场方程： 　　R_uv-1/2*R*g_uv=κ*T_uv　 　　（Rμν-（1/2）gμνR=8GπTμν/（c*c*c*c） -gμν） 　　其中 G 为牛顿万有引力常数 　　该方程是一个以时空为自变量、以度规为因变量的带有椭圆型约束的二阶双曲型偏微分方程。它以复杂而美妙著称，但并不完美，计算时只能得到近似解。最终人们得到了真正球面对称的准确解——史瓦兹解。 　　加入宇宙学常数后的场方程为： 　　R_uv-1/2*R*g_uv+Λ*g_uv=κ*T_uv

这个不是一两句话说的清楚的？

　　广义相对论的基础是物理学定律在任何参考系都具有相同的形式。惯性质量和引力质量完全等效。一个均匀恒定的引力场等效于匀变速的参考系。二者不可区分。

狭义相对论是针对一种特定的场合,广义相对论是所有场合

不是一下子几句话好说明白的，当广义相对论刚刚问世时，爱因斯塔说这个世界上只有2个半人懂物理没有捷径

爱因斯坦将物体间的引力作用解释为物体使周围空间畸变，进而影响周围物体的运动，表现为对周围物体的引力作用。

狭义相对论和广义相对的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。狭义相对论的基本原理一、在任何惯性参考系中，自然规律都相同，称为相对性原理。二、在任何惯性系中，真空光速c都相同，即光速不变原理。其中第一条就是相对性原理，第二条是光速不变性。整个狭义相对论就建筑在这两条基本原理上。由此得出时间和空间各量从一个惯性系变换到另一惯性系时，应该满足洛伦兹变换，而不是满足伽利略变换。广义相对论基本原理1、广义相对论原理，即自然定律在任何参考系中都可以表示为相同数学形式。2、等价原理，即在一个小体积范围内的万有引力和某一加速系统中的惯性力相互等效。按照上述原理，万有引力的产生是由于物质的存在和一定的分布状况使时间空间性质变得不均匀（所谓时空弯曲）；并由此建立了引力场理论；而狭义相对论则是广义相对论在引力场很弱时的特殊情况。

广义相对论general theory of relativity阿尔伯特·爱因斯坦在20世纪早期发展的引力理论，于1915年提交给普鲁士科学院。因为引力是总体宇宙中占优势的力(多亏它极长的作用程)，这一引力理论也是宇宙学的理论，它是有关宇宙如何演变到今天模样的一切现代模型的支柱。 1905年发表的爱因斯坦狭义相对论处理的是匀速直线运动物体之间的动力学关系，它不涉及加速度，或者说不涉及引力，因此才把它称为‘狭义"(意指‘有局限的")理论。爱因斯坦一直想把他的理论推广到处理加速度和引力，但他用了10年时光才找到一种对宇宙及其中一切事物动力学的圆满数学表述(当然不是10年时间全部给了广义相对论)。幸而，我们不必通过数学也能懂得爱因斯坦理论，因为用几何学和物理图像就能把它解释清楚。 确实，爱因斯坦理论的全部论点就是描绘一幅引力如何起作用的物理图像。艾萨克·牛顿发现了引力的平方反比律，却公开声称不能解释为什么引力遵守平方反比律(‘hypotheses non fingo"，译注：拉丁文，意为‘不需要假说"。)。广义相对论也认为引力遵守平方反比律(极端强大的引力场除外)，但说明了为什么应该如此。这就是爱因斯坦理论比牛顿理论优越之处，它实际上包含了牛顿理论，在除极强引力场外的一切问题上给出与牛顿理论同样的‘答案"。 两个关键性的物理见解将爱因斯坦引向了广义相对论；也有助于我们理解广义相对论的物理内涵。第一，爱因斯坦领悟到，如果有人从高楼顶掉下，他们在碰到地面之前根本感觉不到引力(忽略这一简单情景中的空气阻力)。他们是失重的——就是我们所说的自由下落。换言之，下落的加速度准确地抵消了引力，或者说，加速度和引力是等效的(1907年爱因斯坦首次以这种方式表述的等效原理)。 第二个物理见解将这种等效性扩展到引力对光的影响。现在他想像的不是从楼顶掉下的人，而是一间缆绳断裂、一切安全装置全失效、因而在井道中自由下落的无窗电梯。根据等效原理，电梯间内部的物理学家，尽管配备了物理实验室全部常用仪器，也无法辨别电梯间究竟是在加速走向与地面发生不愉快碰撞，还是在宇宙深处自由漂浮。 那么，对于从下落电梯间的一边照射到另一边的光束，会发生什么情况呢?在失重的‘房间"内，牛顿运动定律必定适用，光束必定从电梯间的一边沿直线传播到另一边。现在请想像，对电梯间外面的人来说，情况会怎样。假设电梯间 的墙壁是玻璃的，光束路径用电梯下落时经过的每一层的灵敏仪器进行测量。由于‘失重"电梯间和它内部的一切真正被引力加速，在光束通过电梯间的时间内，下落的电梯间已经增加了它的速率。光束从一面墙上的一个点出发后，要想击中第二面墙上与出发点正好相对的点，惟一的办法就是沿曲线传播，向下弯曲以配合电梯间速率的增加。而惟一能造成这一弯曲的东西就是引力。 于是爱因斯坦推想，如果引力和加速度精确等效，引力就必须使光线弯曲，弯曲的准确数量可以计算出来。这个结论并不完全出人意外：把光看成微粒流的牛顿理论也认为光束会被引力偏折。但在爱因斯坦理论中，预言的光线偏折在数量上正好两倍于按照牛顿理论的值。当1919年日食期间测量了太阳引力造成的星光弯曲，发现它符合爱因斯坦而非牛顿理论时，广义相对论被欢呼为一大科学胜利。 在那之前，爱因斯坦提供了一幅光线弯曲如何发生的物理图像。设想用一张拉紧的橡皮(就像一张蹦床的表面)代表空无一物的空间(严格说是时空)。在这样一个表面上，你可以用滚过表面的弹子代表光线；它们沿直线传播，适用欧几里得几何学规则。现在设想在橡皮表面上放一个重物(如一个保龄球)代表太阳。橡皮表面被重物压弯曲，如果将一颗弹子在表面上滚，其轨迹在沿重物周围曲线运动时将在‘太阳"近旁弯曲。这种曲线轨迹是变形橡皮表面的弯曲空间中的短程线，而曲面上的几何学规则是非欧几何学规则。爱因斯坦说，物质的存在引起四维时空发生与此等效的弯曲。于是，时空的曲率影响通过弯曲时空区的一切东西(包括光和行星)的运动。这种情景被总结成一句简洁的格言：‘物质告诉空间如何弯曲，空间告诉物质如何运动"。 关于这一图景，有一点很重要但有时引起误解。我们处理的不止是弯曲空间(不管上述格言如何说！)，而是弯曲时空。例如，地球绕太阳的轨道在空间形成一个封闭环，而地球被太阳的引力保持在它的轨道上。如果你想像这个封闭轨道代表着太阳引起的空间曲率，你就可能得出太阳周围的空间本身是封闭的结论——这显然不是真的，因为太阳不是一个黑洞，光(和其他东西)也能够逃离太阳系。 实际情况是，太阳和地球两者都在沿自己的世界线通过四维时空，这种描述是赫尔曼·闵可夫斯基在1908年最早提出的。在这一描述中，时间和空间在几何学上是等效的，两者通过数值等于3亿米每秒的光速相联系。所以，每一秒钟时间等效于时间方向上的3亿米。地球和太阳通过时空从过去进入未来的运动方向几乎相同，在四维时空中，地球绕太阳的轨道不再是一个封闭环，而是一个环绕太阳世界线的拉得很长的螺旋线。 我们现在从另一角度来看这个问题。光线从太阳传播到地球需时约8.3分钟，所以地球轨道的周长约52光分。但地球沿轨道运行一周实际花费的时间不是52分钟，而是一年(525,600分钟)——在这一时间内地球已经沿它的世界线在时间方向上足足运动了525,600分钟，这等于它在空间的等效行程的10,000倍和从地球到太阳的等效‘距离"的63,000倍。因此，地球绕太阳的四维‘轨道"是一根高度比半径大63,000倍的又长又细的螺旋线。 广义相对论做出了很多已经通过多次实验检验的预言，其中包括光线偏折、水星的近日点进动、引力红移和引力时间膨胀。它在所有检验中均大获成功，而最辉煌的胜利是它对脉冲双星观测表现的解释。广义相对论无疑是宇宙物质行为以及空间、时间和物质之间关系的完美而精确的描述。如果还能有所改进的话，那么任何更好的理论必须把广义相对论包括在内，就像广义相对论包括了牛顿引力理论一样。 当爱因斯坦用他的广义相对论方程式描述总体宇宙行为时，他惊奇地发现他那纯理论形式的方程式不允许宇宙成为‘静态"的——它们表明，随着时间的流逝，空间要么收缩，要么膨胀。可那时，在1917年，宇宙被认为是静止的。这导致爱因斯坦引进一个附加项——宇宙学常数——以保持宇宙静止。但几年以后，人们领悟到我们确实居留在一个膨胀宇宙中，宇宙学常数是不需要的。这一发现也可以看成对广义相对论预言的证实，尽管爱因斯坦本人最初进行计算时未能领悟到它的意义。 是广义相对论告诉我们宇宙是如何从一个初始奇点演变出来的，而这意味着宇宙确实诞生于一种超密状态——大爆炸。

和狭义相对论不同",讲到了加速度 ,买一本书好好看吧

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，为299,792,458m/s，与光源及观察者的运动状况无关。（2）狭义相对性原理：是指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。爱因斯坦的第二种相对性理论（1916年）。该理论认为引力是由空间——时间弯曲的几何效应（也就是，不仅考虑空间中的点之间，而是考虑在空间和时间中的点之间距离的几何）的畸变引起的，因而引力场影响时间和距离的测量。 狭义相对论与广义相对论：狭义相对论只适用于惯性系，它的时空背景是平直的四维时空，而广义相对论则适用于包括非惯性系在内的一切参考系，它的时空背景是弯曲的黎曼时空。在600千米的距离上观看十倍太阳质量的黑洞（模拟图），背景为银河系。

广义相对论的基础是什么原理（） A.叠加原理 B.惯性原理 C.等效原理 D.以上都不对 正确答案：C

（强）等效原理光速不变原理广义相对性原理马赫原理对应原理短程线原理

1、广义相对论原理，即自然定律在任何 参考系中都可以表示为相同数学形式。 2、等价原理，即在一个小体积范围内的 万有引力和某一加速系统中的惯性力相互 等效。

狭义相对论基本原理 物质在相互作用中作永恒的运动，没有不运动的物质，也没有无物质的运动，由于物质是在相互联系，相互作用中运动的，因此，必须在物质的相互关系中描述运动，而不可能孤立的描述运动。也就是说，运动必须有一个参考物，这个参考物就是参考系。 广义相对论基本原理 由于惯性系无法定义，爱因斯坦将相对性原理推广到非惯性系，提出了广义相对论的第一个原理：广义相对性原理。其内容是，所有参考系在描述自然定律时都是等效的。

物理定律的形式在一切参考系都是不变的。该定理是狭义相对性原理的推广。在狭义相对论中，如果我们尝试去定义惯性系，会出现死循环：一般地，不受外力的物体，在其保持静止或匀速直线运动状态不变的坐标系是惯性系。判定物体不受外力是看当物体保持静止或匀速直线运动状态不变时，物体不受外力。很明显，逻辑出现了难以消除的死循环。这说明对于惯性系，人们无法给出严格定义，这不能不说是狭义相对论的严重缺憾。为了解决这个问题，爱因斯坦直接将惯性系的概念从相对论中剔除，用“任何参考系”代替了原来狭义相对性原理中“惯性系”。扩展资料：一、等效原理爱因斯坦提出“等效原理”，即引力和惯性力是等效的。这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上。根据等效原理，爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理，即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。物体的运动方程即该参考系中的测地线方程。测地线方程与物体自身固有性质无关，只取决于时空局域几何性质。而引力正是时空局域几何性质的表现。物质质量的存在会造成时空的弯曲，在弯曲的时空中，物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动——在欧氏空间中即是直线运动)，如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动，实际是绕着太阳转，造成引力作用效应。正如在弯曲的地球表面上，如果以直线运动，实际是绕着地球表面的大圆走。二、几何基础引力是时空局域几何性质的表现。虽然广义相对论是爱因斯坦创立的，但是它的数学基础的源头可以追溯到欧氏几何的公理和数个世纪以来为证明欧几里德第五公设（即平行线永远保持等距）所做的努力。这方面的努力在罗巴切夫斯基、波尔约、高斯的工作中到达了顶点：他们指出欧氏第五公设是不能用前四条公设证明的。非欧几何的一般数学理论是由高斯于1827年完成的（1828年发表），他在研究曲面的性质时不再借助外围空间，而直接将曲面作为研究对象，创立了曲面的“内蕴”几何学。1854年，高斯的学生黎曼将高斯的内蕴几何学推广到高维空间，建立起任意维度的弯曲空间的几何学基础，被称为黎曼几何，在爱因斯坦发展出广义相对论之前，绝大多数人认为非欧几何是无法应用到真实世界中来的。参考资料来源：百度百科-广义相对论

1、广义相对论原理，即自然定律在任何 参考系中都可以表示为相同数学形式。2、等价原理，即在一个小体积范围内的 万有引力和某一加速系统中的惯性力相互 等效。

物理定律的形式在一切参考系都是不变的。人们做了许多实验以测量同一物体的惯性质量和引力质量。所有的实验结果都得出同一结论：惯性质量等于引力质量(实际上是成正比,调整系数后,就变成"等于"了,这么做是为了方便计算)。牛顿自己意识到这种质量的等同性是由某种他的理论不能够解释的原因引起的。但他认为这一结果是一种简单的巧合。与此相反，爱因斯坦发现这种等同性中存在着一条取代牛顿理论的通道。等效原理爱因斯坦提出“等效原理”，即引力和惯性力是等效的。这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上。根据等效原理，爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理，即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。物体的运动方程即该参考系中的测地线方程。测地线方程与物体自身固有性质无关，只取决于时空局域几何性质。而引力正是时空局域几何性质的表现。物质质量的存在会造成时空的弯曲，在弯曲的时空中，物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动——在欧氏空间中即是直线运动)，如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动，实际是绕着太阳转，造成引力作用效应。正如在弯曲的地球表面上，如果以直线运动，实际是绕着地球表面的大圆走。

广义相对论原理是什么如下：广义相对性原理：物理定律的形式在一切参考系都是不变的，该定理是狭义相对性原理的推广。发展过程爱因斯坦在1905年发表了一篇探讨光线在狭义相对论中，重力和加速度对其影响的论文，广义相对论的雏型就此开始形成。1912年，爱因斯坦发表了另外一篇论文，探讨如何将重力场用几何的语言来描述。至此，广义相对论的运动学出现了。到了1915年， 爱因斯坦引力场方程发表了出来，整个广义相对论的动力学才终于完成。扩展资料广义相对论的作用：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；而多大质量的恒星会塌陷为黑洞则是印裔物理学家钱德拉塞卡的功劳——钱德拉塞卡极限（白矮星的质量上限）。广义相对论还预言了引力波的存在（爱因斯坦于1918年写的论文《论引力波》），现已被直接观测所证实。此外,广义相对论还是现代宇宙学的膨胀宇宙模型的理论基础。

如果在某个参考系中物体的运动满足牛顿力学定律，那么在相对于此参考系作匀速直线运动的任何其他参考系中，物体的运动也满足牛顿力学定理。 换句话说，一个系统的匀速直线运动，不产生任何力学效应。1860年，麦克斯韦总结电磁场运动变化的规律，得到了麦克斯韦方程组，建立了经典电磁场理论。之后，洛伦兹研究电磁场定理是否满足牛顿的相对性原理，结果麦克斯韦方程组没有伽利略变换下的协变性，例如，光在真空中的速度为c，与传播方向、光源的运动无关，与惯性系的选择无关。这说明在经典时空观和惯性系之间的伽利略变换下，电磁学不满足牛顿相对性原理。一切的惯性参考系都是平权等价的。 也就是说，一切物理规律（除引力外）的形式在任何的惯性参考系中都是相同的。在任何参考系下，真空中的光速是恒定不变的。任何正确的物理规律都满足于狭义相对性原理，而牛顿的引力理论是不满足相对性原理的，说明它不是严格的引力理论。无论是牛顿力学还是电磁理论等物理规律，都是在惯性系里的规律，在非惯性系不成立。换句话说，对物理规律而言，惯性系和非惯性系是不平等的，即狭义相对性原理是有局限的。因此爱因斯坦把狭义相对性原理推广到任意参考系，建立了关于时间、空间、引力的广义相对论原理。引力质量与惯性质量是等价的，引力和惯性力是等效的。 即，一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参照系等价。一切参考系在描述自然定律时都是等效的。 换言之，在任何参考系中(包括非惯性系）物理规律都有相同的形式。任何物理规律都可以用与参考系无关的物理量表示出来。几何语言描述为，任何在物理规律中出现的时空量都应当为该时空的度规或者由其导出的物理量。爱因斯坦的狭义和广义相对论开拓了人类思想的新境界，直接和间接地催生了量子力学的诞生，同时也将统一场论的世纪难题留给了未来。无论如何，他的思想如同他的理论一样，已然在人类 历史 上留下了厚重的一笔。

在计算机刚诞生的年代，还没有硬盘，那时数据存储主要靠软盘。软盘驱动器按照顺序占据了A和B盘符的位置，后来随着硬盘的应用，它只能按顺序占据C盘以后的盘符了。

相对论的基础是光速不变原理,相对性原理和等效原理。

相对论原理如下：1、相对性原理：基本物理定律在所有惯性系中都保持相同形式的数学表达式，因此一切惯性系都是等价的。2、光速不变原理：在一切惯性系中，光在真空中的传播速率都等于c，与光源的运动状态无关。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。狭义相对论提出于1905年，广义相对论提出于1915年（爱因斯坦在1915年末完成广义相对论的创建工作，在1916年初正式发表相关论文）。狭义相对论（Special Relativity）和广义相对论（General Relativity）的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。

: 在600千米的距离上观看十倍太阳质量的黑洞（模拟图），背景为银河系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。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的膨胀宇宙模型的理论基础。 历史爱因斯坦解释广义相对论的手稿扉页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。 爱因斯坦的引力场方程是一个二阶非线性偏微分方程组，数学上想要求得方程的解是一件非常困难的事。爱因斯坦运用了很多 近似方法，从引力场方程得出了很多最初的预言。不过很快天才的天体物理学家卡尔·史瓦西就在1916年得到了引力场方程的 第一个非平庸精确解——史瓦西度规，这个解是研究星体引力坍缩的最终阶段，即黑洞的理论基础。在同一年，将史瓦西几何 扩展到带有电荷的质量的研究工作也开始进行，其最终结果就是雷斯勒-诺斯特朗姆度规，其对应的是带电荷的静态黑洞。 1917年爱因斯坦将广义相对论理论应用于整个宇宙，开创了相对论宇宙学的研究领域。考虑到同时期的宇宙学研究中静态宇宙 的学说仍被广为接受，爱因斯坦在他的引力场方程中添加了一个新的常数，这被称作宇宙常数项，以求得和当时的“观测”相 符合。然而到了1929年，哈勃等人的观测表明我们的宇宙处在膨胀状态，而相应的膨胀宇宙解早在1922年就已经由亚历山 大·弗里德曼从他的弗里德曼方程（同样由爱因斯坦场方程推出）得到，这个膨胀宇宙解不需要任何附加的宇宙常数项。比利 时牧师勒梅特应用这些解构造了宇宙大爆炸的最早模型，模型预言宇宙是从一个高温高致密状态演化来的。爱因斯坦其后 承认添加宇宙常数项是他一生中犯下的最大错误。 在那个时代，广义相对论与其他物理理论相比仍保持了一种神秘感。由于它和狭义相对论相融洽，并能够解释很多牛顿引力无 法解释的现象，显然它要优于牛顿理论。爱因斯坦本人在1915年证明了广义相对论是如何解释水星轨道的反常近日点进动的现 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），这一发现随后被全球报纸竞相报导，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。 从经典力学到广义相对论理解广义相对论的最佳方法之一是从经典力学出发比较两者的异同点：这种方法首先需要认识到经典力学和牛顿引力也可以用几何语言来描述，而将这种几何描述和狭义相对论的基本原理放在一起对理解广义相对论具有启发性作用。牛顿引力的几何学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）。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。 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。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里（加速度等于地球引力场的引力加速度）；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。 由于自由落体的普遍性，惯性运动（实验中的火箭内）和在引力场中的运动（实验中的地面上）是无法通过观察来区分的。这是在暗示一类新的惯性运动的定义，即在引力作用下的自由落体也属于惯性运动。通过这种惯性运动则可以重新定义周围的时空几何——从数学上看引力场中惯性运动的轨迹（测地线）和引力势的梯度有关。

广义相对论是描述引力的性质，在引力场中物体应该如何受力，受到的力应该是什么性质的，可以认为广义相对论的基本原理是牛顿万有引力公式的直接推广。

广义相对论是阿尔伯特·爱因斯坦于1915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。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。 广义相对论的定律，对所有的观察者，不管他们如何运动，都必须是相同的。它将引力解释成四维空间的曲率。 广相基本原理： 等效原理：分为弱等效原理和强等效原理，弱等效原理认为惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的。强等效原理认为，则将“动力学效应”提升到“任何物理效应”。要强调，等效原理仅对局部惯性系成立，对非局部惯性系等效原理不一定成立。[8] 广义相对性原理：物理定律的形式在一切参考系都是不变的。该定理是狭义相对性原理的推广。在狭义相对论中，如果我们尝试去定义惯性系，会出现死循环：一般地，不受外力的物体，在其保持静止或匀速直线运动状态不变的坐标系是惯性系；但如何判定物体不受外力？回答只能是，当物体保持静止或匀速直线运动状态不变时，物体不受外力。很明显，逻辑出现了难以消除的死循环。这说明对于惯性系，人们无法给出严格定义，这不能不说是狭义相对论的严重缺憾。为了解决这个问题，爱因斯坦直接将惯性系的概念从相对论中剔除，用“任何参考系”代替了原来狭义相对性原理中“惯性系”。

追问： 确定么？~？~？有什么理由？ 回答： 1907年，爱因斯坦撰写了关于狭义相对论的长篇文章《关于相对性原理和由此得出的结论》，在这篇文章中爱因斯坦第一次提到了等效原理，此后，爱因斯坦关于等效原理的思想又不断发展。他以惯性质量和引力质量成正比的自然规律作为等效原理的根据，提出在无限小的体积中均匀的引力场完全可以代替加速运动的参照系。爱因斯坦并且提出了封闭箱的说法：在一封闭箱中的观察者，不管用什么方法也无法确定他究竟是静止于一个引力场中，还是处在没有引力场却在作加速运动的空间中，这是解释等效原理最常用的说法，而惯性质量与引力质量相等是等效原理一个自然的推论。 由于等效原理能够使我们在加速运动现象中找到狭义相对论的“惯性系”，因此，这个原理的存在，使狭义相对论的定律能够被推广到非惯性运动中，使狭义相对论与广义相对论联系起来。 通过等效原理，我们可以推导出：越大的加速度，就会使有质量的物体受到越大的重力(引力），那么达不到光速就是因为我们在那之前会受到无穷大阻力，也同样可以推导出，接近光速的超快速度会使时间变慢，在大引力场中就同样会使时间变慢，以至于在黑洞中时间停止。 等效原理和协变性原理直接导致了广义相对论的出现，广义相对论已在很多实验和观测上取得成功。 当然，广义相对论并非最终的真理（就像牛顿力学一样），但是广义相对论仍被科学界认为是至今少有的完美的成功的理论。 >>>>>>以上全文摘自百度。本人概不负责。有事找百度。 追问： 你选择B答案从何而知？~ 回答： 广义协变原理就是广义相对性原理是广义相对论的两个基本 原理之一，是狭义相对论中的相对论原理的推广，这也正是 广义与狭义名字上区别的由来。广义相对性原理： 一切物理定律在一切参考系中保持相同的形式。

这个涉及八个原理哦： 广义相对论的基本原理 牛顿根据开普勒三定律，建立著名的万有引力定律： 。 该定律的发现打破了亚里士多德关于“月上”和“月下”两个世界的划分。这是第一个本质的力的发现。它是一个极成功的理论。根据它解释了极多的地面现象和天体现象。其中最成功的事例当属关于海王星预言的证实。十九世纪初发现天王星的运行中总有不能解释的”反常”。法国的勒维耶和英国的亚当斯猜测其原因可能是由一颗尚未发现的行星对天王星的引力作用而引起的。他们相互独立的计算得到相同的结果。这些预言于1846年 9月 23日寄到德国的柏林天文台，根据计算，当时这个未知的行星应当位于摩褐座δ星之东5度左右，它的移动速度应为每天后退69角秒。柏林天文台当晚就作了观测，果然在偏离预言位置不到1度的地方发现了一颗新的八等星，第二天继续观测。发现它的移动速度也与牛顿引力理论的预言完全符合。这一成功使万有引力理论获得了不可动摇的声誉。直到今天，牛顿万有引力理论仍然是精密的天体力学基石，人造卫星、宇宙飞船的运行轨道的研究，仍然要靠牛顿的理论。 到廿世纪初，万有引力理论看来是一种无往而不胜的理论了。仅仅有一个非常小的事实似乎是例外。这个事实就是水星近日点的进动。 水星进动问题 水星是距太阳最近的一颗行星。按照牛顿的引力理论，在太阳的引力作用下，水星的运动轨道将是一个封闭的椭圆形。但实际上水星的轨道并不是严格的椭圆，而是每转一圈它的长轴也略有转动。长轴的转动．就称为进动。水星的进动速率是每一百年1°33"20”。进动的原因是由于作用在水星上的力，除了太阳的引力（这是最主要的）外。还有其它各个行星的引力。后者很小，所以只引起缓慢的进动。天体力学家根据牛顿引力理论证明，由于地球参考系以及各行星引起的水星轨道的进动，总效果应当是1°32”37"/百年，而不是 1°33‘20“/百年。二者之差虽然很小，只有 43”／百年，但是已在观测精度不容许忽略的范围了。 这个43”／百年，引起许多议论，成功地预言过海王星的勒维耶，这次又如法泡制，他认为在太阳附近还存在一颗很小的行星．是它引起水星的异常进动。不过，这一次勒维耶的预言并没有获得成功。在他预言的地方没有看到任何新的行星。 就这样，小小的43”／百年，在以牛顿力学为基础的天体力学中一直是个谜。不过，43”／百年的确是太小太小了，比起整个牛顿理论体系中那么大那么大的成功来说，它是微不足道的。然而，在科学的问题上，并不是以多数和少数来判断成败的。千百万次的成功并不构成忽略一次“小斜失败的充分理由。问题等待着解决。 直到爱因斯坦确立了广义相对论之后，水星进动问题才第一次获得满意的解决。不过，广义相对论的研究并不是从这个具体问题开始的。像爱因斯坦的其它科学工作一样，广义相对论同样是从对一些简单而又基本的问题的思考开始的。 引力质量 / 惯性质量的普适性 牛顿的万有引力理论虽然正确地给出了这种力的定量表达式，但是在牛顿理论中看不清引力的最基本特征到底是什么。到底那一点是引力的最重要性质呢？伽利略在比萨斜塔上发现的真理却成了广义相对论的最基本出发点。比萨斜塔的实验说明了什么呢？应用牛顿力学方程以及牛顿的万有引力定律，我们可以写出下列描写落体运动的方程 m(惯)a=m(引)GM/r^2 其中m(惯)及m(引)分别表示物体的（与加速度成反比的）惯性质量和（与引力成正比的）引力质量，M是地球的引力质量，r是物体距地心的距离。上式还可以写成a=m(引)/m(惯)(GM/r^2)比萨斜塔的实验说明，不论任何物体，在地球的引力作用下产生的加速度都是相同的。那么由上式看来，这就意味着各种物体的m(引)/m(惯)值都应当是相同的。或者说引力质量/惯性质量是一个普适常数。它与具体的物性并无关系。厄缶实验以很高的精确度证明了这一点。 厄缶实验 在牛顿理论中，牛顿第二定律的惯性质量m i 同引力定律的引力质量m g 是否相等，并没有本质的意义。如果一物体的m i 与m g 不相等，那么在引力作用下,它的加速度□□同当地引力常数□之间就有下面的关系 g′=（m g /m i ）g 比值m g /m i 不同的物体，将有不同的加速度g′。 然而，自伽利略的时代起，人们就发现，对于不同的物体，这个比值都是一样的。C.惠更斯、牛顿等人都进行过这类实验。1889年，厄缶精确地证明了，对于各种物质,比值m g /m i 的差别不大于10 -9 （见图厄缶实验示意图）。 厄缶在一横杆的两端各挂木制的A和铂制的B两个重量相差不大的重物，杆的中点悬在一细金属丝上。如果g是地球引力常数，g z ′是地球自转引起的离心加速度的垂直分量,l A 和l B 是两个重物的有效杆臂长，那么当平衡时，由于A、B的重量相差不大，因而横杆略为倾斜以满足 同时，在厄缶进行实验的纬度上，地球自转引起的离心加速度有一可观的水平分量g s ′,会使得横杆受到一个水平转矩 消去l B ，又由于g z ′远小于g可以略去，因而得到 这样,只要二者m g /m i 的比值不同，就会扭转悬挂横杆的细金属丝。但是,厄缶在10 -9 的精度上没有测出这种扭转。 20世纪60年代，R.H.狄克等人改进了厄缶实验，把精度提高到10 -11 。70年代初，V.布拉金斯基等人又把精度提高到约0.9×10 -12 。 在物理学中，一个普适常数的发现在往要引出整套的理论。普适的光速c引出了狭义相对论，普朗克常数h引出了量子论。普适常数m(引)/m(惯)则是解决引力问题的关键。 爱因斯坦在深入分析引力质量同惯性质量等价这一早已熟知的事实的基础上，提出了引力场同加速度场局域性等效的概念；他又把惯性运动的相对性的概念推广到加速运动。 等效原理 内容：对于一个观察都来说，与用内部存在的一均匀引力场的惯性系K来描述的物理过程的是完全等效的。 爱因斯坦是如何利用引力质量同惯性质量等价得出等效原理的呢？ 同伽利略一样，爱因斯坦也设计了一个理想实验来分析问题，不过伽利略爱用斜面，而爱因斯坦爱用电梯。在爱国 斯坦的理想电梯中装着各种实验用具，还可以有一位实验物理学家在里面安心地进行各种测量。 当电梯相对于地球静止的时候，实验家将看到，电梯里的东西都会受到一种力。如果没有其它的力与这种力相平衡，这种力就会使物体落向电梯的地板。而且，所有物体在落向地板时，加速度都是一样的。根据这些现象，实验家立即可以作出结论：他这个电梯受到了外界的引力作用。 现在让电梯本身也做自由下落的运动。这时，实验家将发现，他的电梯里的一切东西都不再受原来那种力的作用，所有物体都没有原来的那种加速度了。即达到了我们通常所说的一失重”状态。这时电梯里的物体不再表现出任何受引力作用的迹象。无论苹果或羽毛，都可以自由地停留在空间，而不回下落”。实验家既可以在电梯的底部行走，也可以在顶部行走，两种行走所用的力气完全一样，并不需要任何杂技演员那样的技巧。也就是说．实验家观测任何物体的任何力学现象，都不能看到任何引力的迹象。 接着爱因斯坦作了更进一步的引伸，他认为，在上述电梯里的实验家不仅通过任何力学现象看不到引力的迹象，而且通过其它任何物理实验也都看不到引力的迹象。即是说，在这种电梯的参考系中，引力全部消除了。电梯实验家不能通过自己电梯中的物理现象来判断它的电梯之外是不是有一个地球这样的引力作用源，他也测量不出自己的电梯是否有加速运动，就象在萨尔维阿蒂大船里的观察者测不到大船是否在运动一样。 简言之，我们可以在任何一全局部范围（关于局部一词的含义，下面还要再讨论）找到一个参考系（即爱因斯妇的电梯），在其中引力的作用全被消除了。这就是引力的最重要特性。在物理学中其它的力都没有这种属性。例如宏观的电磁力或原子核、粒子范围的强作用和弱作用，都不可能通过选择适当的参考系而完全加以消除。引力的本性就在于引力能在某种参考系（爱因斯坦电梯）中局部地消除。这就是爱因斯坦根据比萨斜塔实验抽象出来的一个引力的基本性质。通常叫做等效原理。 引力的新认识 等效原理保证在任何一个时刻、任何一个空间位置上必定存在一个爱因斯坦的电梯，电梯中的一切现象就好象宇宙间没有引力一样。在这种电梯中，动者恒动，即惯性定律是成立的。按照定义，惯性定律成立的参考系是一个惯性参考 系。这样，爱因斯坦电梯应是一个惯性参考系。 讲到这里，你可能产生疑惑。因为通常我们就是以匀速运动的萨尔维阿蒂大船作为惯性参考系的。而爱因斯坦的电梯相对于地球，也就是相对于萨尔维阿蒂大船来说，并不是匀速运动的，而是有加速度（自由落体加速度）的。这两者是否有矛盾呢？ 是有矛盾！在广义相对论发展之前，萨尔维阿蒂大船一直被认为是惯性参考系。然而，严格说，这是不对的。因为，在萨尔维阿蒂大船中的实验家看到船中的水滴要向下作加速运动，可是他又看不到有谁对水滴施加了作用（注意，大船是完全封闭的，实验家不知道外界到底有没有东西）。这就是说水滴并不满足动者恒动这条定律，因而它不是真正的惯性参考系（顶多只能说是近似于惯性参考系）。反之，在爱因斯坦电梯里，倒是可以实现动者恒动。 现在来谈“局部”一词的含义。我们说引力对一切物体产生的加速度相同，这句话是对处在同一二点上的物体来说的，在不同点上的引力加速度一般是不相同的。如图，在地球上不同地点的引力加速度是不相同的。因此，一个作自由落体运动的电梯，只能将一个点附近小范围内的引力作用（例如引力加速度）全部消除，而不可能在一个大范围中把引力的作用全部消除掉。因此，如果认为上述爱因斯坦电梯才是严格意义下的惯性参考系，那末这种参考系只能适用于局部的范围。 广义相对论的发展表明，真正严格的惯性系只能是一些局部惯性系（爱因斯坦电梯）。现在各个点上的局部惯性系之间是可以有相对加速度的。那么什么是引力呢，引力的作用就是各个局部惯性系之间的联系。在任何一个局部惯性系中．我们是看不到引力作用的。我们只能在这些局部惯性系的相互关系中。看到引力的作用。 在物理学的其它部门中，我们的工作程序总是这样：取定一定的参考系用以度量有关的物理量，然后经过实验总结出其中的规律，发现基本方程。在这个过程中时空的几何性质（即所取的参考系）是不受有关的物理过程影响的。所以，这些问题中的基本方程只是物理量之间的一些关系，即 一些物理量= 另一些物理量。 但是，在引力问题中，引力一方面要影响各种物体的运动，另一方面引力又要影响各局部惯性系之间的关系。所以，现在我们不可能先行规定时空的几何性质，时空的几何性质本身就是有待确定的东西。因此，在引力基本方程式中不可能没有时空的几何量。它应当反映出，引力本身及引力与其他物质之间的作用，即应有下列形式的方程： 时空几何量= 物质的物理量。 广义相对性原理 内容：物理定律必须在任意坐标系中都具有相同的形式，即它们必须在任意坐标变换下是协变的。 该原理又叫广义协变性原理。 爱因斯坦把狭义相对论所考察的作匀速运动的参照系之间的相对性。不过，在真实的引力场和惯性力场之间并不存在严格的相消。比如，真实的引力场会引起潮汐现象，而惯性力场却并不导致这种效应。但是，在自由下落的升降机里，除开引力以外，一切自然定律都保持着在狭义相对论中的形式。事实上，这正是真实引力场的重要本质。如果把自由下落的升降机称为局部惯性系，那么，等效原理就可以比较严格地叙述为：在真实引力场中的每一时空点，都存在着一类局部惯性系，其中除引力以外的自然定律和狭义相对论中的完全相同。 广义协变性对物理定律的内容并没有什么限制，只是对定律的数学表述提出了要求。爱因斯坦后来也是这样认为的：广义协变性只有通过等效原理才能获得物理内容。 马赫原理 内容：时间和空间的几何不能先验地给定，而应当由物质及其运动所决定。 这个思想直接导致用黎曼几何来描述存在引力场的时间和空间，并成为写下引力场方程的依据。爱因斯坦的这一思想是从物理学家和哲学家E.马赫对牛顿的绝对空间观念以及牛顿的整个体系的批判中汲取而来的。为了纪念这位奥地利学者，爱因斯坦把他的这一思想称为马赫原理

广义相对论是一个关于时间、空间和引力的理论，它指出万有引力不同于一般的力，而是时空弯曲的几何效应。

广义相对论的解释 关于引力与 时间 、空间 相互 关系的现代物理理论。1915-1916年由爱因斯坦提出。基本假设是：(1)广义 相对 性原理；(2)等效原理。其结论主要有：(1)水星近日点进动 规律 ；(2)光线在引力场中要弯曲；(3)光谱线在引力场中要向红端移动；(4)存在引力波；(5)存在引力透镜现象等。 词语分解 广义的解释 由本义而推广原意;趋向于一般化广义空间详细解释.推广以阐发其义蕴。《礼记·曲礼下》“祭王父曰皇祖考” 唐 孔颖达 疏：“此更为神设尊号，亦广其义也。” 清 王夫之 有《说文广义》。.范围较宽的定 相对论的解释 艾伯特;爱因斯坦所提出的理论,认为 物质 和能量是等效的,物体的质量随递增的 速度 而增加 一种关于 文化 的理论,认为 价值 、 * 标准 、 社会 准则的社会性体系,应该被人看作是和它们特定的历史发展的文化结构必然有

主要讲了两个概念，主要阐述了物质和时空的关系，以及它们之间的相互作用。

【广义相对论】两个基本原理：（1）等效原理：在处于均匀的恒定引力场影响下的惯性系，所发生的一切物理现象，可以和一个不受引力场影响的，但以恒定加速度运动的非惯性系内的物理现象完全相同；（即“引力”与“惯性力”等效） （2）广义相对论的相对性原理：所有非惯性系和有引力场存在的惯性系对于描述物理现象都是等价的。（即物理规律在任意参考系中具有相同形式）广义相对论是基于狭义相对论的，它认为引力是由空间-时间几何的畸变引起的，它不是传统意义上的力，而是因时空中的物质与能量而弯曲的时空。狭义相对论和万有引力定律都是广义相对论的特例，前者是没有重力的情形，后者是距离近、引力小和速度慢的情形。广义相对论还认为“物体在时空几何中沿着最短路径运动”。若时空中没有引力，则沿直线运动；若时空中有引力造成时空畸变，则沿“测地线”（大圆）运动。

哇..你的问题好大..这里真能懂这个的人不多,就是有也不可能讲得完建议你去图书馆借或去科技书店买些书看看,但不要只买科普类的,买那些数学内容多一点的.不然会越看越迷糊..看看到四维加速度,再用洛仑兹变换做点简单四维运动的计算题,就足够让你对狭义相对论的原理有一个全面的认识了.后面的东西和广义相对论看科普书就够了,那是搞物理专业的人才管的事情..

狭义相对论相对性原理和光速不变原理相对性原理：所有的惯性参考系都是等价的。也就是说在不同惯性系中观察同一物理过程，会得到相同的规律。光速不变：真空中的光速为恒定值，不随参考系的改变而改变。广义相对论在以上两条基础上，再增加一条加速度与引力场局域等价原理：就是说，在非惯性系局域范围内，无法分辨某一个力学效应是由于引力作用还是由于参考系加速运动造成的。

举个简单的例子在上升的电梯里，一个人松开了拿着的苹果，苹果当然落到了地上，这是地心引力？还是苹果漂浮在半空中不动，是上升的电梯接住了苹果？可以吗~~~

狭义相对论和广义相对的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。狭义相对论的基本原理一、在任何惯性参考系中，自然规律都相同，称为相对性原理。二、在任何惯性系中，真空光速c都相同，即光速不变原理。其中第一条就是相对性原理，第二条是光速不变性。整个狭义相对论就建筑在这两条基本原理上。由此得出时间和空间各量从一个惯性系变换到另一惯性系时，应该满足洛伦兹变换，而不是满足伽利略变换。广义相对论基本原理1、广义相对论原理，即自然定律在任何参考系中都可以表示为相同数学形式。2、等价原理，即在一个小体积范围内的万有引力和某一加速系统中的惯性力相互等效。按照上述原理，万有引力的产生是由于物质的存在和一定的分布状况使时间空间性质变得不均匀（所谓时空弯曲）；并由此建立了引力场理论；而狭义相对论则是广义相对论在引力场很弱时的特殊情况。

爱因斯坦相对论 是这个吗

相对论（Relativity）的基本假设是相对性原理，即物理定律与参照系的选择无关。狭义相对论和广义相对论的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。经典物理学基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观领域。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。狭义相对论提出于1905年，广义相对论提出于1915年（爱因斯坦在1915年末完成广义相对论的创建工作，在1916年初正式发表相关论文）。方程是：R{i,j}-0.5g{i,j}=-8PiGT{i,j} R{i,j}是四阶空间张量R{i,j,k,m}的退化值（或计算值），T{i,j}是动能动量张量（见分析力学），G是引力常数，g{i,j}是度规张量。 论文见http://www.tastphysics.com/gb2.htm

爱因斯坦提出“等效原理”，即引力和惯性力是等效的。这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上。根据等效原理，爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理，即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。物体的运动方程即该参考系中的测地线方程。测地线方程与物体自身固有性质无关，只取决于时空局域几何性质。而引力正是时空局域几何性质的表现。物质质量的存在会造成时空的弯曲，在弯曲的时空中，物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动——在欧氏空间中即是直线运动)，如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动，实际是绕着太阳转，造成引力作用效应。正如在弯曲的地球表面上，如果以直线运动，实际是绕着地球表面的大圆走。　　引力是时空局域几何性质的表现。虽然广义相对论是爱因斯坦创立的，但是它的数学基础的源头可以追溯到欧氏几何的公理和数个世纪以来为证明欧几里德第五公设（即平行线永远保持等距）所做的努力，这方面的努力在罗巴切夫斯基、Bolyai、高斯的工作中到达了顶点：他们指出欧氏第五公设是不能用前四条公设证明的。非欧几何的一般数学理论是由高斯的学生黎曼发展出来的。所以也称为黎曼几何或曲面几何，在爱因斯坦发展出广义相对论之前，人们都认为非欧几何是无法应用到真实世界 [光波从一个大质量物体表面出射频率发生红移]光波从一个大质量物体表面出射频率发生红移中来的。　　在广义相对论中，引力的作用被“几何化”——即是说：狭义相对论的闵氏空间背景加上万有引力的物理图景在广义相对论中变成了黎曼空间背景下不受力(假设没有电磁等相互作用)的自由运动的物理图景，其动力学方程与自身质量无关而成为测地线方程：

分类: 教育/学业/考试 解析: 1 相对论简介 原著 幽灵蝶 2 狭义相对论的四维时空观 狭义相对论是建立在四维时空观上的一个理论，因此要弄清相对论的内容，要先对相对论的时空观有个大体了解。在数学上有各种多维空间，但目前为止，我们认识的物理世界只是四维，即三维空间加一维时间。现代微观物理学提到的高维空间是另一层意思，只有数学意义，在此不做讨论。 四维时空是构成真实世界的最低维度，我们的世界恰好是四维，至于高维真实空间，至少现在我们还无法感知。我在一个帖子上说过一个例子，一把尺子在三维空间里（不含时间）转动，其长度不变，但旋转它时，它的各坐标值均发生了变化，且坐标之间是有联系的。四维时空的意义就是时间是第四维坐标，它与空间坐标是有联系的，也就是说时空是统一的，不可分割的整体，它们是一种”此消彼长”的关系。 四维时空不仅限于此，由质能关系知，质量和能量实际是一回事，质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，比如速度越大，质量越大。在四维时空里，质量（或能量）实际是四维动量的第四维分量，动量是描述物质运动的量，因此质量与运动状态有关就是理所当然的了。在四维时空里，动量和能量实现了统一，称为能量动量四矢。另外在四维时空里还定义了四维速度，四维加速度，四维力，电磁场方程组的四维形式等。值得一提的是，电磁场方程组的四维形式更加完美，完全统一了电和磁，电场和磁场用一个统一的电磁场张量来描述。四维时空的物理定律比三维定律要完美的多，这说明我们的世界的确是四维的。可以说至少它比牛顿力学要完美的多。至少由它的完美性，我们不能对它妄加怀疑。 相对论中，时间与空间构成了一个不可分割的整体——四维时空，能量与动量也构成了一个不可分割的整体——四维动量。这说明自然界一些看似毫不相干的量之间可能存在深刻的联系。在今后论及广义相对论时我们还会看到，时空与能量动量四矢之间也存在着深刻的联系。 3 狭义相对论基本原理 物质在相互作用中作永恒的运动，没有不运动的物质，也没有无物质的运动，由于物质是在相互联系，相互作用中运动的，因此，必须在物质的相互关系中描述运动，而不可能孤立的描述运动。也就是说，运动必须有一个参考物，这个参考物就是参考系。 伽利略曾经指出，运动的船与静止的船上的运动不可区分，也就是说，当你在封闭的船舱里，与外界完全隔绝，那么即使你拥有最发达的头脑，最先进的仪器，也无从感知你的船是匀速运动，还是静止。更无从感知速度的大小，因为没有参考。比如，我们不知道我们整个宇宙的整体运动状态，因为宇宙是封闭的。爱因斯坦将其引用，作为狭义相对论的第一个基本原理：狭义相对性原理。其内容是：惯性系之间完全等价，不可区分。 著名的麦克尔逊--莫雷实验彻底否定了光的以太学说，得出了光与参考系无关的结论。也就是说，无论你站在地上，还是站在飞奔的火车上，测得的光速都是一样的。这就是狭义相对论的第二个基本原理，光速不变原理。 由这两条基本原理可以直接推导出相对论的坐标变换式，速度变换式等所有的狭义相对论内容。比如速度变幻，与传统的法则相矛盾，但实践证明是正确的，比如一辆火车速度是10m/s，一个人在车上相对车的速度也是10m/s，地面上的人看到车上的人的速度不是20m/s，而是(20-10^(-15))m/s左右。在通常情况下，这种相对论效应完全可以忽略，但在接近光速时，这种效应明显增大，比如，火车速度是0。99倍光速，人的速度也是0。99倍光速，那么地面观测者的结论不是1。98倍光速，而是0。999949倍光速。车上的人看到后面的射来的光也没有变慢，对他来说也是光速。因此，从这个意义上说，光速是不可超越的，因为无论在那个参考系，光速都是不变的。速度变换已经被粒子物理学的无数实验证明，是无可挑剔的。正因为光的这一独特性质，因此被选为四维时空的唯一标尺。 4 狭义相对论效应 根据狭义相对性原理，惯性系是完全等价的，因此，在同一个惯性系中，存在统一的时间，称为同时性，而相对论证明，在不同的惯性系中，却没有统一的同时性，也就是两个事件(时空点)在一个关性系内同时，在另一个惯性系内就可能不同时，这就是同时的相对性，在惯性系中，同一物理过程的时间进程是完全相同的，如果用同一物理过程来度量时间，就可在整个惯性系中得到统一的时间。在今后的广义相对论中可以知道，非惯性系中，时空是不均匀的，也就是说，在同一非惯性系中，没有统一的时间，因此不能建立统一的同时性。 相对论导出了不同惯性系之间时间进度的关系，发现运动的惯性系时间进度慢，这就是所谓的钟慢效应。可以通俗的理解为，运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了。 尺子的长度就是在一惯性系中“同时“得到的两个端点的坐标值的差。由于“同时“的相对性，不同惯性系中测量的长度也不同。相对论证明，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，这就是所谓的尺缩效应，当速度接近光速时，尺子缩成一个点。 5 狭义相对论效应2 由以上陈述可知，钟慢和尺缩的原理就是时间进度有相对性。也就是说，时间进度与参考系有关。这就从根本上否定了牛顿的绝对时空观，相对论认为，绝对时间是不存在的，然而时间仍是个客观量。比如在下期将讨论的双生子理想实验中，哥哥乘飞船回来后是15岁，弟弟可能已经是45岁了，说明时间是相对的，但哥哥的确是活了15年，弟弟也的确认为自己活了45年，这是与参考系无关的，时间又是“绝对的“。这说明，不论物体运动状态如何，它本身所经历的时间是一个客观量，是绝对的，这称为固有时。也就是说，无论你以什么形式运动，你都认为你喝咖啡的速度很正常，你的生活规律都没有被打乱，但别人可能看到你喝咖啡用了100年，而从放下杯子到寿终正寝只用了一秒钟。 6 时钟佯谬或双生子佯谬 相对论诞生后，曾经有一个令人极感兴趣的疑难问题---双生子佯谬。一对双生子A和B，A在地球上，B乘火箭去做星际旅行，经过漫长岁月返回地球。爱因斯坦由相对论断言，二人经历的时间不同，重逢时B将比A年轻。许多人有疑问，认为A看B在运动，B看A也在运动，为什么不能是A比B年轻呢?由于地球可近似为惯性系，B要经历加速与减速过程，是变加速运动参考系，真正讨论起来非常复杂，因此这个爱因斯坦早已讨论清楚的问题被许多人误认为相对论是自相矛盾的理论。如果用时空图和世界线的概念讨论此问题就简便多了，只是要用到许多数学知识和公式。在此只是用语言来描述一种最简单的情形。不过只用语言无法更详细说明细节，有兴趣的请参考一些相对论书籍。我们的结论是，无论在那个参考系中，B都比A年轻。 为使问题简化，只讨论这种情形，火箭经过极短时间加速到亚光速，飞行一段时间后，用极短时间掉头，又飞行一段时间，用极短时间减速与地球相遇。这样处理的目的是略去加速和减速造成的影响。在地球参考系中很好讨论，火箭始终是动钟，重逢时B比A年轻。在火箭参考系内，地球在匀速过程中是动钟，时间进程比火箭内慢，但最关键的地方是火箭掉头的过程。在掉头过程中，地球由火箭后方很远的地方经过极短的时间划过半个圆周，到达火箭的前方很远的地方。这是一个“超光速“过程。只是这种超光速与相对论并不矛盾，这种“超光速“并不能传递任何信息，不是真正意义上的超光速。如果没有这个掉头过程，火箭与地球就不能相遇，由于不同的参考系没有统一的时间，因此无法比较他们的年龄，只有在他们相遇时才可以比较。火箭掉头后，B不能直接接受A的信息，因为信息传递需要时间。B看到的实际过程是在掉头过程中，地球的时间进度猛地加快了。在B看来，A现实比B年轻，接着在掉头时迅速衰老，返航时，A又比自己衰老的慢了。重逢时，自己仍比A年轻。也就是说，相对论不存在逻辑上的矛盾 7 狭义相对论小结 相对论要求物理定律要在坐标变换(洛伦兹变化)下保持不变。经典电磁理论可以不加修改而纳入相对论框架，而牛顿力学只在伽利略变换中形势不变，在洛伦兹变换下原本简洁的形式变得极为复杂。因此经典力学与要进行修改，修改后的力学体系在洛伦兹变换下形势不变，称为相对论力学。 狭义相对论建立以后，对物理学起到了巨大的推动作用。并且深入到量子力学的范围，成为研究高速粒子不可缺少的理论，而且取得了丰硕的成果。然而在成功的背后，却有两个遗留下的原则性问题没有解决。第一个是惯性系所引起的困难。抛弃了绝对时空后，惯性系成了无法定义的概念。我们可以说惯性系是惯性定律在其中成立的参考系。惯性定律实质一个不受外力的物体保持静止或匀速直线运动的状态。然而“不受外力“是什么意思?只能说，不受外力是指一个物体能在惯性系中静止或匀速直线运动。这样，惯性系的定义就陷入了逻辑循环，这样的定义是无用的。我们总能找到非常近似的惯性系，但宇宙中却不存在真正的惯性系，整个理论如同建筑在沙滩上一般。第二个是万有引力引起的困难。万有引力定律与绝对时空紧密相连，必须修正，但将其修改为洛伦兹变换下形势不变的任何企图都失败了，万有引力无法纳入狭义相对论的框架。当时物理界只发现了万有引力和电磁力两种力，其中一种就冒出来捣乱，情况当然不会令人满意。 爱因斯坦只用了几个星期就建立起了狭义相对论，然而为解决这两个困难，建立起广义相对论却用了整整十年时间。为解决第一个问题，爱因斯坦干脆取消了惯性系在理论中的特殊地位，把相对性原理推广到非惯性系。因此第一个问题转化为非惯性系的时空结构问题。在非惯性系中遇到的第一只拦路虎就是惯性力。在深入研究了惯性力后，提出了著名的等性原理，发现参考系问题有可能和引力问题一并解决。几经曲折，爱因斯坦终于建立了完整的广义相对论。广义相对论让所有物理学家大吃一惊，引力远比想象中的复杂的多。至今为止爱因斯坦的场方程也只得到了为数不多的几个确定解。它那优美的数学形式至今令物理学家们叹为观止。就在广义相对论取得巨大成就的同时，由哥本哈根学派创立并发展的量子力学也取得了重大突破。然而物理学家们很快发现，两大理论并不相容，至少有一个需要修改。于是引发了那场著名的论战：爱因斯坦VS哥本哈根学派。直到现在争论还没有停止，只是越来越多的物理学家更倾向量子理论。爱因斯坦为解决这一问题耗费了后半生三十年光阴却一无所获。不过他的工作为物理学家们指明了方向：建立包含四种作用力的超统一理论。目前学术界公认的最有希望的候选者是超弦理论与超膜理论。 8 广义相对论概述 相对论问世，人们看到的结论就是：四维弯曲时空，有限无边宇宙，引力波，引力透镜，大爆炸宇宙学说，以及二十一世纪的主旋律--黑洞等等。这一切来的都太突然，让人们觉得相对论神秘莫测，因此在相对论问世头几年，一些人扬言“全世界只有十二个人懂相对论“。甚至有人说“全世界只有两个半人懂相对论“。更有甚者将相对论与“通灵术“，“招魂术“之类相提并论。其实相对论并不神秘，它是最脚踏实地的理论，是经历了千百次实践检验的真理，更不是高不可攀的。 相对论应用的几何学并不是普通的欧几里得几何，而是黎曼几何。相信很多人都知道非欧几何，它分为罗氏几何与黎氏几何两种。黎曼从更高的角度统一了三种几何，称为黎曼几何。在非欧几何里，有很多奇怪的结论。三角形内角和不是180度，圆周率也不是3。14等等。因此在刚出台时，倍受嘲讽，被认为是最无用的理论。直到在球面几何中发现了它的应用才受到重视。 空间如果不存在物质，时空是平直的，用欧氏几何就足够了。比如在狭义相对论中应用的，就是四维伪欧几里得空间。加一个伪字是因为时间坐标前面还有个虚数单位i。当空间存在物质时，物质与时空相互作用，使时空发生了弯曲，这是就要用非欧几何。 相对论预言了引力波的存在，发现了引力场与引力波都是以光速传播的，否定了万有引力定律的超距作用。当光线由恒星发出，遇到大质量天体，光线会重新汇聚，也就是说，我们可以观测到被天体挡住的恒星。一般情况下，看到的是个环，被称为爱因斯坦环。爱因斯坦将场方程应用到宇宙时，发现宇宙不是稳定的，它要么膨胀要么收缩。当时宇宙学认为，宇宙是无限的，静止的，恒星也是无限的。于是他不惜修改场方程，加入了一个宇宙项，得到一个稳定解，提出有限无边宇宙模型。不久哈勃发现著名的哈勃定律，提出了宇宙膨胀学说。爱因斯坦为此后悔不已，放弃了宇宙项，称这是他一生最大的错误。在以后的研究中，物理学家们惊奇的发现，宇宙何止是在膨胀，简直是在爆炸。极早期的宇宙分布在极小的尺度内，宇宙学家们需要研究粒子物理的内容来提出更全面的宇宙演化模型，而粒子物理学家需要宇宙学家们的观测结果和理论来丰富和发展粒子物理。这样，物理学中研究最大和最小的两个目前最活跃的分支：粒子物理学和宇宙学竟这样相互结合起来。就像高中物理序言中说的那样，如同一头怪蟒咬住了自己的尾巴。值得一提的是，虽然爱因斯坦的静态宇宙被抛弃了，但它的有限无边宇宙模型却是宇宙未来三种可能的命运之一，而且是最有希望的。近年来宇宙项又被重新重视起来了。黑洞问题将在今后的文章中讨论。黑洞与大爆炸虽然是相对论的预言，它们的内容却已经超出了相对论的限制，与量子力学，热力学结合的相当紧密。今后 9 广义相对论基本原理 由于惯性系无法定义，爱因斯坦将相对性原理推广到非惯性系，提出了广义相对论的第一个原理：广义相对性原理。其内容是，所有参考系在描述自然定律时都是等效的。这与狭义相对性原理有很大区别。在不同参考系中，一切物理定律完全等价，没有任何描述上的区别。但在一切参考系中，这是不可能的，只能说不同参考系可以同样有效的描述自然律。这就需要我们寻找一种更好的描述方法来适应这种要求。通过狭义相对论，很容易证明旋转圆盘的圆周率大于3。14。因此，普通参考系应该用黎曼几何来描述。第二个原理是光速不变原理：光速在任意参考系内都是不变的。它等效于在四维时空中光的时空点是不动的。当时空是平直的，在三维空间中光以光速直线运动，当时空弯曲时，在三维空间中光沿着弯曲的空间运动。可以说引力可使光线偏折，但不可加速光子。第三个原理是最著名的等效原理。质量有两种，惯性质量是用来度量物体惯性大小的，起初由牛顿第二定律定义。引力质量度量物体引力荷的大小，起初由牛顿的万有引力定律定义。它们是互不相干的两个定律。惯性质量不等于电荷，甚至目前为止没有任何关系。那么惯性质量与引力质量(引力荷)在牛顿力学中不应该有任何关系。然而通过当代最精密的试验也无法发现它们之间的区别，惯性质量与引力质量严格成比例(选择适当系数可使它们严格相等)。广义相对论将惯性质量与引力质量完全相等作为等效原理的内容。惯性质量联系着惯性力，引力质量与引力相联系。这样，非惯性系与引力之间也建立了联系。那么在引力场中的任意一点都可以引入一个很小的自由降落参考系。由于惯性质量与引力质量相等，在此参考系内既不受惯性力也不受引力，可以使用狭义相对论的一切理论。初始条件相同时，等质量不等电荷的质点在同一电场中有不同的轨道，但是所有质点在同一引力场中只有唯一的轨道。等效原理使爱因斯坦认识到，引力场很可能不是时空中的外来场，而是一种几何场，是时空本身的一种性质。由于物质的存在，原本平直的时空变成了弯曲的黎曼时空。在广义相对论建立之初，曾有第四条原理，惯性定律：不受力(除去引力，因为引力不是真正的力)的物体做惯性运动。在黎曼时空中，就是沿着测地线运动。测地线是直线的推广，是两点间最短(或最长)的线，是唯一的。比如，球面的测地线是过球心的平面与球面截得的大圆的弧。但广义相对论的场方程建立后，这一定律可由场方程导出，于是惯性定律变成了惯性定理。值得一提的是，伽利略曾认为匀速圆周运动才是惯性运动，匀速直线运动总会闭合为一个圆。这样提出是为了解释行星运动。他自然被牛顿力学批的体无完肤，然而相对论又将它复活了，行星做的的确是惯性运动，只是不是标准的匀速圆周而已。 10 蚂蚁与蜜蜂的几何学 设想有一种生活在二维面上的扁平蚂蚁，因为是二维生物，所以没有第三维感觉。如果蚂蚁生活在大平面上，就从实践中创立欧氏几何。如果它生活在一个球面上，就会创立一种三角和大于180度，圆周率小于3。14的球面几何学。但是，如果蚂蚁生活在一个很大的球面上，当它的“科学“还不够发达，活动范围还不够大，它不足以发现球面的弯曲，它生活的小块球面近似于平面，因此它将先创立欧氏几何学。当它的“科学技术“发展起来时，它会发现三角和大于180度，圆周率小于3。14等“实验事实“。如果蚂蚁够聪明，它会得到结论，它们的宇宙是一个弯曲的二维空间，当它把自己的“宇宙“测量遍了时，会得出结论，它们的宇宙是封闭的(绕一圈还会回到原地)，有限的，而且由于“空间“(曲面)的弯曲程度(曲率)处处相同，它们会将宇宙与自己的宇宙中的圆类比起来，认为宇宙是“圆形的“。由于没有第三维感觉，所以它无法想象，它们的宇宙是怎样弯曲成一个球的，更无法想象它们这个“无边无际“的宇宙是存在于一个三维平直空间中的有限面积的球面。它们很难回答“宇宙外面是什么“这类问题。因为，它们的宇宙是有限无边的封闭的二维空间，很难形成“外面“这一概念。 对于蚂蚁必须借助“发达的科技“才能发现的抽象的事实，一只蜜蜂却可以很容易凭直观形象的描述出来。因为蜜蜂是三维空间的生物，对于嵌在三维空间的二维曲面是“一目了然“的，也很容易形成球面的概念。蚂蚁凭借自己的“科学技术“得到了同样的结论，却很不形象，是严格数学化的。 由此可见，并不是只有高维空间的生物才能发现低维空间的情况，聪明的蚂蚁一样可以发现球面的弯曲，并最终建立起完善的球面几何学，其认识深度并不比蜜蜂差多少。 黎曼几何是一个庞大的几何公理体系，专门用于研究弯曲空间的各种性质。球面几何只是它极小的一个分支。它不仅可用于研究球面，椭圆面，双曲面等二维曲面，还可用于高维弯曲空间的研究。它是广义相对论最重要的数学工具。黎曼在建立黎曼几何时曾预言，真实的宇宙可能是弯曲的，物质的存在就是空间弯曲的原因。这实际上就是广义相对论的核心内容。只是当时黎曼没有像爱因斯坦那样丰富的物理学知识，因此无法建立广义相对论。 11 广义相对论的实验验证 爱因斯坦在建立广义相对论时，就提出了三个实验，并很快就得到了验证：(1)引力红移(2)光线偏折(3)水星近日点进动。直到最近才增加了第四个验证：(4)雷达回波的时间延迟。 (1)引力红移：广义相对论证明，引力势低的地方固有时间的流逝速度慢。也就是说离天体越近，时间越慢。这样，天体表面原子发出的光周期变长，由于光速不变，相应的频率变小，在光谱中向红光方向移动，称为引力红移。宇宙中有很多致密的天体，可以测量它们发出的光的频率，并与地球的相应原子发出的光作比较，发现红移量与相对论语言一致。60年代初，人们在地球引力场中利用伽玛射线的无反冲共振吸收效应(穆斯堡尔效应)测量了光垂直传播22。5M产生的红移，结果与相对论预言一致。 (2)光线偏折：如果按光的波动说，光在引力场中不应该有任何偏折，按半经典式的“量子论加牛顿引力论“的混合产物，用普朗克公式E=hr和质能公式E=MC^2求出光子的质量，再用牛顿万有引力定律得到的太阳附近的光的偏折角是0。87秒，按广义相对论计算的偏折角是1。75秒，为上述角度的两倍。1919年，一战刚结束，英国科学家爱丁顿派出两支考察队，利用日食的机会观测，观测的结果约为1。7秒，刚好在相对论实验误差范围之内。引起误差的主要原因是太阳大气对光线的偏折。最近依靠射电望远镜可以观测类星体的电波在太阳引力场中的偏折，不必等待日食这种稀有机会。精密测量进一步证实了相对论的结论。 (3)水星近日点的进动：天文观测记录了水星近日点每百年移动5600秒，人们考虑了各种因素，根据牛顿理论只能解释其中的5557秒，只剩43秒无法解释。广义相对论的计算结果与万有引力定律(平方反比定律)有所偏差，这一偏差刚好使水星的近日点每百年移动43秒。 (4)雷达回波实验：从地球向行星发射雷达信号，接收行星反射的信号，测量信号往返的时间，来检验空间是否弯曲(检验三角形内角和)60年代，美国物理学家克服重重困难做成了此实验，结果与相对论预言相符。 仅仅依靠这些实验不足以说明相对论的正确性，只能说明它是比牛顿引力理论更精确的理论，因为它既包含牛顿引力论，又可以解释牛顿理论无法解释的现象。但不能保证这就是最好的理论，也不能保证相对论在时空极度弯曲的区域(比如黑洞)是否成立。因此，广义相对论仍面临考验。 12 黑洞漫谈之常规黑洞简介 沸腾的黑洞，你将把物理学引向何方?透过奇异的黑暗，辐射出新世纪的曙光。 19世纪末20世纪初，物理界出现了两朵乌云：黑体辐射与迈克尔逊实验。一年后，第一朵乌云降生了量子论，五年后，第二朵乌云降生了相对论。经过一个世纪的发展，又在这世纪之交，物理界又降生了两朵乌云：奇点困难和引力场量子化困难。这两个困难可能通过黑洞与大爆炸的研究而解决。 基本粒子，天体演化，和生命起源是当代自然科学的三大课题。黑洞与宇宙学的研究与基本粒子，天体演化有密切关系。特别是黑洞的研究涉及一些根本性的问题，有助于我们深入认识自然界，因此，黑洞是本连载的重中之重。 牛顿理论也曾预言过黑洞，将光作为粒子，当光被引力拉回时，就成为一个黑洞。它与现代理论预言的黑洞不同，牛顿黑洞是一颗死星，是天体演化的最终归宿。而现代黑洞，却只是天体演化的一个中间阶段，黑洞也在变化，甚至有些变化异常激烈。黑洞可以发光，放热，甚至爆炸。黑洞不是死亡之星，甚至充满生机。黑洞是相对论的产物，却超出了相对论的范围，与量子论和热力学之间存在深刻的联系。由天体演化形成的黑洞称为常规黑洞。 1972年，美国普林斯顿大学青年研究生贝肯斯坦提出黑洞“无毛定理“：星体坍缩成黑洞后，只剩下质量，角动量，电荷三个基本守恒量继续起作用。其他一切因素(“毛发“)都在进入黑洞后消失了。这一定理后来由霍金等四人严格证明。 由此定理可将黑洞分为四类。(1)不旋转不带电荷的黑洞。它的时空结构于1916年由施瓦西求出称施瓦西黑洞。(2)不旋转带电黑洞，称R-N黑洞。时空结构于1916-1918年由Reissner和Nordstrom求出。(3)旋转不带电黑洞，称克尔黑洞。时空结构由克尔于1963年求出。(4)一般黑洞，称克尔-纽曼黑洞。时空结构于1965年由纽曼求出。 其中最重要的是施瓦西黑洞和克尔黑洞。因为黑洞一般不带电荷，却大都高速旋转，旋转一周只需千分之几秒甚至更小。一般来说，黑洞平均密度是非常大的，但黑洞质量越大密度越小。太阳质量的黑洞密度为100亿吨/立方厘米，宇宙质量的黑洞密度却只有10^(-23)克/立方米数量级与现在宇宙密度已相差不大，因此有人猜测宇宙可能是个黑洞也不无道理。 黑洞引出了奇点困难，体积为零，密度无穷大的数学奇点应该不会在物理界出现，但是自然界中实在找不到其它的力可以抵抗强大的引力，因此，在奇点附近有可能存在至今未被发现的相互作用或物理定律阻止奇点的形成，这也是研究黑洞的意义之一。 13 黑洞漫谈之静态中性黑洞 利用牛顿理论可知，当逃逸速度达到光速时，光也无法从星球表面射出，这就是牛顿黑洞。光的波动说战胜微粒说后，牛顿黑洞被人们淡忘了，因为波是不受引力影响的。有趣的是，从广义相对论计算出的黑洞条件与牛顿理论计算出的完全相同，从现代眼光看，牛顿理论的推导犯了两个错误：(1)将光子动能MC^2写成了(1/2)MC^2，(2)把时空弯曲当成了万有引力。两个错误相互抵消却得到了正确的结论。因此静态中性黑洞的视界半径与牛顿黑洞的半径完全相同。视界就是(在经典范围内，相对论属于经典物理)任何物质都无法逃离的边界。

在狭义相对论的基础上的进一步推广

①广义相对论原理：在任何参考系中（包括惯性参考系），物理过程和规律都是相同的.②等效原理：一个均匀引力场与一个做加速运动的参考系等价.

1、对论（Relativity）的基本假设是相对性原理，即物理定律与参照系的选择无关。2、狭义相对论和广义相对论的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。

等效原理：分为弱等效原理和强等效原理，弱等效原理认为惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的。强等效原理认为，则将“动力学效应”提升到“任何物理效应”。要强调，等效原理仅对局部惯性系成立，对非局部惯性系等效原理不一定成立。 广义相对性原理：物理定律的形式在一切参考系都是不变的。该定理是狭义相对性原理的推广。在狭义相对论中，如果我们尝试去定义惯性系，会出现死循环：一般地，不受外力的物体，在其保持静止或匀速直线运动状态不变的坐标系是惯性系；但如何判定物体不受外力？回答只能是，当物体保持静止或匀速直线运动状态不变时，物体不受外力。很明显，逻辑出现了难以消除的死循环。这说明对于惯性系，人们无法给出严格定义，这不能不说是狭义相对论的严重缺憾。为了解决这个问题，爱因斯坦直接将惯性系的概念从相对论中剔除，用“任何参考系”代替了原来狭义相对性原理中“惯性系”。 广义相对论是基于狭义相对论的。如果后者被证明是错误的，整个理论的大厦都将垮塌。为了理解广义相对论，我们必须明确质量在经典力学中是如何定义的。首先，让我们思考一下质量在日常生活中代表什么。“它是重量”？事实上，我们认为质量是某种可称量的东西，正如我们是这样度量它的：我们把需要测出其质量的物体放在一架天平上。我们这样做是利用了质量的什么性质呢？是地球和被测物体相互吸引的事实。这种质量被称作“引力质量”(m1:m2=F1:F2)。我们称它为“引力的”是因为它决定了宇宙中所有星星和恒星的运行：地球和太阳间的引力质量驱使地球围绕后者作近乎圆形的环绕运动。试着在一个平面上推你的汽车。你不能否认你的汽车强烈地反抗着你要给它的加速度。这是因为你的汽车有一个非常大的质量。移动轻的物体要比移动重的物体轻松。质量也可以用另一种方式定义：“它反抗加速度”。这种质量被称作“惯性质量”(m=F/a,注:这不是牛顿定律,只是一种测量质量的方法)。因此我们得出这个结论：我们可以用两种方法度量质量。要么我们称它的重量（非常简单），要么我们测量它对加速度的抵抗(使用力与加速度的比值)。引力质量与惯性质量人们做了许多实验以测量同一物体的惯性质量和引力质量。所有的实验结果都得出同一结论：惯性质量等于引力质量(实际上是成正比,调整系数后,就变成等于了,这么做是为了方便计算)。牛顿自己意识到这种质量的等同性是由某种他的理论不能够解释的原因引起的。但他认为这一结果是一种简单的巧合。与此相反，爱因斯坦发现这种等同性中存在着一条取代牛顿理论的通道。日常经验验证了这一等同性：两个物体（一轻一重）会以相同的速度“下落”。然而重的物体受到的地球引力比轻的大。那么为什么它不会“落”得更快呢？因为它对加速度的抵抗更强。结论是，引力场中物体的加速度与其质量无关。伽利略是第一个注意到此现象的人。重要的是你应该明白，引力场中所有的物体“以同一加速度下落”是（经典力学中）惯性质量和引力质量等同的结果。关注一下“下落”这个表述。物体“下落”是由于地球的引力质量产生了地球的引力场。两个物体在所有相同的引力场中的加速度相同。不论是月亮的还是太阳的，它们以相同的比率被加速。这就是说它们的速度在每秒钟内的增量相同。（加速度是速度每秒的增加值）引力质量和惯性质量的等同性爱因斯坦一直在寻找“引力质量与惯性质量相等”的解释。为了这个目标，他作出了被称作“等同原理”的第三假设。它说明：如果一个惯性系相对于一个伽利略系被均匀地加速，那么我们就可以通过引入相对于它的一个均匀引力场而认为它（该惯性系）是静止的。让我们来考查一个惯性系K"，它有一个相对于伽利略系的均匀加速运动。在K 和K"周围有许多物体。此物体相对于K是静止的。因此这些物体相对于K"有一个相同的加速运动。这个加速度对所有的物体都是相同的，并且与K"相对于K的加速度方向相反。我们说过，在一个引力场中所有物体的加速度的大小都是相同的，因此其效果等同于K"是静止的并且存在一个均匀的引力场。因此如果我们确立等同原理，物体的两种质量相等只是它的一个简单推论。 这就是为什么（质量）等同是支持等同原理的一个重要论据。第四个原理通过假定K"静止且引力场存在，我们将K"理解为一个伽利略系，（这样我们就可以）在其中研究力学规律。由此爱因斯坦确立了他的第四个原理。

广义相对论的基础是广义相对性原理和等效原理。广义相对性原理是说物理规律在所有的参考系中都是相同的（包括非惯性系），广义相对论方程要写成广义协变形式，也就是必须为张量方程。等效原理包括弱等效原理和强等效原理，前者是说惯性质量等于引力质量，后者是说在引力场中自由下落的无自转局域参考系等价于惯性系。

广义相对论是描述物质间引力相互作用的理论。其基础由阿尔伯特·爱因斯坦于1915年完成，1916年正式发表。这一理论首次把引力场等效成时空的弯曲。黑洞广义相对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；能够形成黑洞的恒星最小质量称为昌德拉塞卡极限。引力透像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。引力波广义相对论还预言了引力波的存在（爱因斯坦于1918年写的论文《论引力波》），现已被直接观测所证实。此外，广义相对论还是现代宇宙学的膨胀宇宙模型的理论基础。时空关系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。

广义相对论的基本原理包括：（） A.等效原理和广义协变原理 B.等效原理和光速不变原理 C.广义协变原理和光速不变原理 D.广义协变原理和相对性原理 正确答案：A

1、广义相对论原理，即自然定律在任何参考系中都可以表示为相同数学形式。2、等价原理，即在一个小体积范围内的万有引力和某一加速系统中的惯性力相互等效。

狭义相对论。

广义相对论是描述物质间引力相互作用的理论。下面整理了广义相对论的基本原理，供大家参考。 广义相对论的原理 广义相对论是描述物质间引力相互作用的理论。其基础由爱因斯坦于1915年完成，1916年正式发表。这一理论首次把引力场解释成时空的弯曲。广义相对性原理：物理定律的形式在一切参考系都是不变的，该定理是狭义相对性原理的推广。 广义相对论的作用 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；而多大质量的恒星会塌陷为黑洞则是印裔物理学家钱德拉塞卡的功劳——钱德拉塞卡极限（白矮星的质量上限）。 广义相对论还预言了引力波的存在（爱因斯坦于1918年写的论文《论引力波》），现已被直接观测所证实。此外,广义相对论还是现代宇宙学的膨胀宇宙模型的理论基础。

广义相对论的基本原理是描述重力的理论，它基于爱因斯坦在1915年创立的可能是最著名的物理学理论之一。1、等效原理等效原理指出：在一个自由下落的参考系中，物体的运动会受到重力的影响。这表示了重力与加速度的等价性，也知道了重力场可以看做引力加速度。分为弱等效原理和强等效原理，弱等效原理认为惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的。强等效原理认为，则将动力学效应提升到任何物理效应。要强调，等效原理仅对局部惯性系成立，对非局部惯性系等效原理不一定成立。2、时空弯曲广义相对论提出，质量和能量会扭曲时空结构，这种扭曲会影响其他物体的运动轨迹。弯曲的数量取决于质量或能量的大小，这种现象就称为“引力”，而轨道上的物体则沿着这种扭曲的路径运动。3、引力波广义相对论的另一个重要观点是，当质量或能量的分布发生变化时，时间-空间的弯曲会产生震荡，这些震荡在时空中传播，并表现为引力波。根据这个理论，存在一种精密的实验去验证它。4、膨胀的宇宙广义相对论揭示了宇宙的膨胀现象，根据观测结果，宇宙是无限扩张的，在宇宙中心大爆炸的时候，创造了元素和宇宙结构。广义相对论不仅完美描述了物理学中关于重力的许多问题，而且在其他领域也被证明有实用性，例如GPS系统就是使用广义相对论来进行时间计算和精确定位。5、基础教案广义相对性原理和等效原理狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中一切物理规律都是相同的．爱因斯坦在此基础上又向前迈进了一大步，认为在任何参考系中（包括非惯性系）物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理。

广义相对论是爱因斯坦于1915年提出的一种描述引力的理论。这个理论的基本原理是，引力不是一种力，而是由物体的质量和空间的弯曲所引起的效应。具体地说，广义相对论认为物体的质量会使空间发生弯曲，而这种弯曲会影响其他物体的运动轨迹。在广义相对论中，空间和时间是不可分割的，它们组成了四维时空。引力的效应是由时空的弯曲所引起的，这种弯曲的大小和形状取决于物体的质量和速度。广义相对论的另一个关键原理是等效原理。这个原理认为，惯性力和引力是等效的，也就是说，在一个引力场中的物体的运动轨迹和在没有引力的惯性参考系中的物体的运动轨迹是一样的。这个原理揭示了引力和惯性的本质相同性质，从而将引力的描述与其他基本力的描述统一在了一起。总的来说，广义相对论的基本原理是引力不是一种力，而是由物体的质量和空间的弯曲所引起的效应。这个理论的发现对于我们理解宇宙和物质的本质有着重要的意义，也为未来的物理研究提供了重要的指导思想。

广义相对论的基本原理是等效原理:一个以加速度a做匀加速直线运动的参考系，和一个重力加速度g=a的、静止的局域参考系是完全等效的。或者说，一个在引力场中自由下落的局域参考系，很一个没有引力场的惯性参考系完全等效。

现代物理学的基础理论之一。分为狭义相对论和广义相对论。它在本质上是关于空间、时间、物质、运动相互之间关系的一种普遍理论。创立者为著名理论物理学家A.爱因斯坦。狭义相对论　创建于1905年。爱因斯坦在建立该理论时，首先考虑的是自然界的统一性问题。他发现，在牛顿力学（见牛顿,I.）领域中普遍成立的伽利略相对性原理，即力学定律对于任何相互匀速运动着的参照系都是一样的，也就是一切惯性系都是等效的，但它在麦克斯韦电动力学中却不能成立。他根据M.法拉第电磁感应实验分析这一事实，认为这种不统一性不是自然界固有的，而是古典物理学基础有问题。他吸取了D.休谟对先验论、E.马赫对绝对时空概念的批判成果，从考察两个在空间上分隔开的事件的“同时性”入手，否定了没有经验根据的“同时性”的绝对性及其有关的绝对时间概念，从而也否定了绝对空间概念以及实质上被当作绝对空间的“以太”的存在。他发现如果以此为基础，把传统的空间和时间概念加以适当的修改，上述不统一性就可以消除。于是，他把G.伽利略发现的力学运动的相对性原理适应的范围加以扩充，使它不仅包括力学定律，而且包括所有的物理定律，并且把它提升为一切物理理论的前提；同时，又把所有“以太漂移”实验所显示的光在真空中总是以确定的速度传播的基本事实，提升为原理。爱因斯坦还发现，要使相对性原理和光速不变原理同时成立，不同的惯性系的空间坐标和时间之间就必须存在一种确定的数学关系，即洛伦兹变换。这是适合于伽利略相对性原理变换的一种推广。然而，由伽利略变换联系起来的空间和时间间隔是不变的；而由洛伦兹变换联系起来的空间和时间间隔则随着参照系的相对运动速度而变化。运动的尺要缩短，运动的钟要变慢，但一切物理定律的数学形式却保持不变，即一切物理定律对于洛伦兹变换是协变的。对伽利略变换不是协变的麦克斯韦方程，对洛伦兹变换是协变的。可是，原来对伽利略变换是协变的牛顿力学定律，现在对洛伦兹变换却不是协变的，因此必须改造古典物理学的基本概念，如质量、能量、动量等。通过这种改造所得到的相对论力学，把古典力学作为物体低速运动时的一种极限情况包含于自身之中。这样，狭义相对论就把力学和电磁学在运动学的基础上统一了起来。狭义相对论否定了绝对时空观，精确地揭示了作为物质存在形式的空间和时间在本质上的统一性以及空间、时间同物质运动的联系。相对论的这种时空观，后来通过H.闵可夫斯基的工作得到重大发展。闵可夫斯基于1907年提出了空时四维表述形式，即在通常的空间三个坐标以外，引进第四个以光速和时间的乘积为尺度的虚坐标，这样就可以方便地用四维空间中的几何图形来表示事件（称为“世界点”）及其变化过程（称为“世界线”）。在闵可夫斯基空间中，原来三维空间的距离和时间的间隔两者各自独立的不变性虽然不再成立，但两者的结合体仍然是不变的。因此，他把这一观点称为“绝对世界的假设”。 狭义相对论不仅引起了时空观革命，而且具有更深远的哲学意义。例如，爱因斯坦根据狭义相对论导出质量和能量的相当性，即物体的质量(m)是它所含能量(E)的量度:E=m□（c=光速）。这就加深并发展了物质和运动的不可分离性原理。又如，按照狭义相对论的四维表示,能量和动量结合成一个量,即“能量-动量矢量”,动量是这个四维矢量的空间分量，能量则是它的时间分量。这样，动量守恒定律和能量守恒定律就结合成一个统一的能量－动量守恒定律，从而使笛卡尔学派和莱布尼茨学派关于运动量度问题的争论在新的科学水平上得到了更完满的解决。广义相对论　爱因斯坦在完成狭义相对论后，继续把相对性原理的适用范围从相互匀速运动的参照系推广到相互加速运动的参照系。他从伽利略早已发现的引力场中一切物体都具有同一加速度，即惯性质量同引力质量相等这一古老的实验事实出发，于1907年提出等效原理。这一原理认为引力场同参照系的相当的加速度在物理上完全等价。由等效原理可以推断，在引力场中，时钟要变慢，光线要弯曲。随后，爱因斯坦在M.格罗斯曼的帮助下找到了适用的数学工具，即C.F.高斯和G.F.黎曼的曲面几何以及C.G.里奇和T.勒维 -契维塔的绝对微分学，或称张量分析。经过 3年的艰苦努力，他于1915年11月完成广义相对论，提出了对于任何坐标变换都是协变的引力场方程。广义相对论实质上是引力理论，它用空间结构的几何性质表示引力场，使19世纪20年代建立的非欧几里得几何学获得了物理意义。从广义相对论的角度看,现实的物理空间不是平坦的欧几里得空间,而是弯曲的黎曼空间；空间弯曲的程度（曲率）取决于物质分布状况，空间曲率体现了引力场的强度。广义相对论揭示了四维空时同物质的统一性,指出空间-时间不可能离开物质而独立存在，这就在更深的意义上否定了牛顿的绝对空时观。广义相对论还解释了牛顿力学理论无法解释的水星近日点每百年43秒的剩余进动，并且预言星光经过太阳边缘要偏转 1.7秒。这一预言于1919年由日全食的观测得到证实。爱因斯坦建成广义相对论后，即用它考察整个宇宙空间问题，开创了现代宇宙学。他于1917年提出的宇宙空间有限无界的模型，为宇宙膨胀理论和大爆炸宇宙学奠定了理论基础。20年代以后，他试图继续推广相对论，使广义相对论发展成为既包括引力场又包括电磁场的统一场理论。他在这条道路上努力探索了30年，未获任何有物理意义的结果。但70年代以后，统一场论的思想以新的形式成为一种鼓舞人心的物理理论探索的指导思想。对现代哲学的影响　相对论的创建不仅带动了整个物理学理论的革命，而且对现代哲学产生了深远的影响。它所提出的新的时空观、物质观和运动观，大大发展了辩证的自然观。20世纪20年代先后在欧洲和美国出现并有广泛影响的逻辑实证主义和操作主义的一些代表人物，都声称自己是以爱因斯坦创建相对论的思想方法为依据的。但爱因斯坦本人在哲学问题上采取了比较严肃、谨慎的态度，对这两种哲学思潮在原则上都加以抵制。在苏联和中国，曾有人一度把相对论当作哲学上的相对主义、主观唯心主义或马赫主义加以批判，这不论在科学上和哲学上都产生了十分有害的影响。

不确定性原理与相对论为什么不能结合让我从相对论开始.国家法律只在一个国家内有效,但是物理定律无论是在英国,美国或者日本都是同样的.它们在火星和仙女座星系上也是相同的.不仅如此,不管你以任何速度运动定律都是一样的.定律在子弹列车或者喷气式飞机上正和对站立在某处的某人是一样的.当然,甚至在地球上处于静止的某人在事实上正以大约为每秒18.6英里(30公里)的速度绕太阳公转.太阳又是以每秒几百公里的速度绕着银河系公转,等等.然而,所有这种运动都不影响科学定律,它们对于一切观测者都是相同的. 这个和系统速度的无关性是伽利略首次发现的.他发展了诸如炮弹或行星等物体的运动定律.然而,在人们想把这个观测者速度无关性推广到制约光运动定律时就产生了一个问题.人们在十八世纪发现光从光源到观测者不是瞬息地传播的,它以某种大约为每秒186000英里(300000公里)的速度旅行.但是,这个速度是相对于什么而言的呢?似乎必须存在弥漫在整个空间和某种介质,光是通过这种介质来旅行的.这种介质被称作以太.其思想是,光波以每秒186000英里的速度穿越以太旅行,这表明一位相对于以太静止的观测者会测量到大约每秒186000英里的光速,但是一位通过以太运动的观测者会测量到更高或更低的速度.尤其是人们相信,在地球绕太阳公转穿越以太时光速应当改变.然而,1887年麦克尔逊和莫雷进行的一次非常精细的实验指出,光速总是一样的.不管观测者以任何速度运动,他总是测量到每秒186000英里的光速. 这怎么可能是真的呢?以不同速度运动的观测者怎么会都测量到同样的速度呢?其答案是,如果我们通常的空间和时间的观念是对的,则他们不可能.然而,爱因斯坦在1905年写的一篇著名的论文中指出,如果观测者抛弃普适时间的观念,他们所有人就会测量到相同的光速.相反地,他们各自都有自己单独的时间,这些时间由各自携带的钟表来测量.如果他们相对运动得很慢,则由这些不同的钟表的时间几乎完全一致,但是如果这些钟表进行高速运动,则它们测量的时间就会有重大差别.在比较地面上和商业航线上的钟表时就实际上发现了这种效应,航线上的钟表比静止的钟表走得稍微慢一些.然而,对于旅行速度,钟表速率的差别非常微小.你必须绕着地球飞四亿次,你的寿命才会被延长一秒钟,但是你的寿命却被所有那些航线的糟糕餐饮缩短得更多. 人们具有自己单独时间这一点,又何以使他们在以不同速度旅行时测量到同样的光速呢?光脉冲的速度是它在两个事件之间的距离除以事件之间的时间间隔.(这里事件的意义是在一个特定的时间在空间中单独的一点发生的某种事物.)以不同速度运动的人们在两个事件之间的距离上看法不会相同.例如,如果我测量在高速公路上奔驰的轿车,我会认为它仅仅移动了一公里,但对于在太阳上的某个人,由于当轿车在路上行走时地球移动了,所以他觉得轿车移动了1800公里.因为以不同速度运动的人测量到事件之间不同的距离,所以如果他们要在光速上相互一致,就必须了也测量不同的时间间隔. 爱因斯坦在1905年写的论文中提出的原始的相对论是我们现在称作狭义相对论的东西.它描述物体在空间和时间中如何运动.它显示出,时间不是和空间相分离的自身存在的普适的量.正如上下左右和前后一样,将来和过去不如说仅仅是在称作时空的某种东西中的方向.你只能朝时间将来的方向前进,但是你能沿着和它夹一个小角度的方向前进.这就是为什么时间能以不同的速率流逝. 狭义相对论把时间和空间合并到一起,但是空间和时间仍然是事件在其中发生的一个固定的背景.你能够选择通过时空运动的不同途径,但是对于修正时空背景却无能为力.然而,当爱因期坦于1915年提出了广义相对论后这一切都改变了.他引进了一种革命性的观念,即引力不仅仅是在一个固定的时空背景里作用的力.相反的,引力是由在时空中物质和能量引起的时空畸变.譬如炮弹和行星等物体要沿着直线穿越时空,但是由于时空是弯曲的卷曲的,而不是平坦的,所以它们的路径就显得被弯折了.地球要沿着一个圆圈绕太阳公转.类似地,光要沿着直线旅行,但是太阳附近的时空曲率使得从遥远恒得来的光线在通过太阳附近时被弯折.在通常情况下,人们不能在天空中看到几乎和太阳同一方向的恒星.然而,在日食时,太阳的大部分光线被月亮遮挡了,人们就能观测到从那些恒星来的光线.爱因斯坦是在第一次世界大战期间孕育了他的广义相对论,那时的条件不适合于作科学观测.但是战争一结束,一支英国的探险队观测了1919年的日食,并且证实了广义相对论的预言:时空不是平坦的,它被在其中的物质和能量所弯曲. 二十世纪初叶的两种新理论完全改变了我们有关空间和时间以及实在本身的思维方式.在超过七十五年后的今天,我们仍在消化它们的含义,以及想把它们合并成能描述万物的统一理论之中.这两种理论便是广义相对论和量子力学.广义相对论是处理空间和时间,以及它们在大尺度上如何被宇宙中的物质和能量弯曲或卷曲的问题.另一方面,量子力学处理非常小尺度的问题.其中包括了所谓的不确定性原理.该原理说,人们永远不可能同时准确地测量一颗粒子的位置和速度,你对其中一个量能测量得越精密,则只能对另一个量测量得越不精密.永远存在一种不确定性或几率的因素,这就以一种根本的方式影响了物体在小尺度下的行为.爱因斯坦几乎是单独地创立了广义相对论,他在发展量子力学中起过重要的作用.他对后者的态度可以总结在"上帝不玩弄骰子"这句短语之中.但是所有证据表明,上帝是一位老赌徒,他在每一种可能的场合掷骰子. 我将在这篇短文中阐述在这两种理论背后的基本思想,并说明爱因斯坦为什么这么不喜欢量子力学,我还将描述当人们试图把这两种理论合并时似乎要发生的显著的事物.这些表明时间本身在大约一百五十亿年前有一个开端,而且它在将来的某点会到达终结.然而,在另一种时间里,宇宙没有边界.它既不被创生,也不被消灭.它就是存在. 让我从相对论开始.国家法律只在一个国家内有效,但是物理定律无论是在英国,美国或者日本都是同样的.它们在火星和仙女座星系上也是相同的.不仅如此,不管你以任何速度运动定律都是一样的.定律在子弹列车或者喷气式飞机上正和对站立在某处的某人是一样的.当然,甚至在地球上处于静止的某人在事实上正以大约为每秒18.6英里(30公里)的速度绕太阳公转.太阳又是以每秒几百公里的速度绕着银河系公转,等等.然而,所有这种运动都不影响科学定律,它们对于一切观测者都是相同的.

爱因斯坦说的

阿尔伯特·爱因斯坦著名的相对论已经在现实世界中得到证实，以日食、扭曲的星系甚至宇宙的结构来衡量。（图片版权所有）美国宇航局 我们都知道并喜爱世界上最受欢迎的引力理论：广义相对论（GR），阿尔伯特·爱因斯坦自己在一项历时七年完成的壮举中首次提出了这个理论，并对这个世界的运作方式提供了令人惊叹的见解。 很容易用两个精辟的语句来阐述这个理论的基本精髓：“物质和能量告诉时空如何弯曲，时空的弯曲告诉物质如何运动”，但实际的力学需要10个方程来描述，每一个方程都非常困难，并且与其他方程高度相关。[爱因斯坦的广义相对论：一个简化的解释] 作为一个好的怀疑论者，我们不应该一开始就相信这种数学上的纠结，即使它来自除了爱因斯坦以外的任何人的大脑。相反，我们需要证据。很好的证据。 一个神圣的信使 在他的新理论的所有特征中，爱因斯坦以其解释水星轨道细节的能力而自豪。那颗最里面的行星有一个稍微椭圆形的轨道，而那个椭圆绕着太阳转得非常慢。换言之，水星离太阳最远的地方会随着时间慢慢变化。 如果你对太阳-水星系统应用简单的牛顿引力，这种随时间变化的称为进动的现象不会出现——艾萨克-牛顿的观点是不完整的。一旦你加上其他行星引起的轻微的引力推动和调整，几乎所有的岁差都可以解释…但不是全部。到20世纪初，这是太阳系动力学中一个众所周知的问题，但并没有引起太多争议。大多数人只是把它加入了一个不断增长的“关于宇宙我们无法解释的稍微奇怪的事情”的列表中，并假设有一天我们会找到一个平凡的解决方案。 但是爱因斯坦不是大多数人，他认为水星给了他一个线索。经过多年的尝试，当他能够弯曲他一般的相对论肌肉，精确地解释水星的轨道奇异性时，他知道他终于破解了引力密码。 弯曲光 在爱因斯坦对大GR进行最后润色之前，他对引力的性质有了一些惊人的认识。爱因斯坦解释说，如果你被孤立在一艘火箭飞船上，火箭飞船的加速度平滑而恒定地达到1g，提供与地球引力相同的加速度，那么你实验室里的一切都将与地球表面上的一切一模一样。物体将以与地球相同的速度落在地面上；你的脚将牢牢地固定在地板上，等等。 重力（如地球上的经验）和加速度（如火箭中的经验）之间的等价物推动（双关语）爱因斯坦向前发展他的理论。但在这种情况下隐藏着一种令人惊讶的洞察力。想象一下一束光线进入飞船左侧的窗户。当光穿过飞船离开时，它将在哪里？”从外部观察者的角度来看，答案是显而易见的。光以一条完美的直线传播，垂直于火箭的路径。当光线穿过时，火箭向前推进。然后，光会在一个窗口进入火箭，比如说，在尖端附近，靠近底部的出口，靠近引擎。然而，飞船内部的“KdSPE”“KdSPs”“KdSPE”“KdSPs”，事情似乎很奇怪。为了使光进入靠近发动机尖端和出口的窗口，光束的路径必须是弯曲的。事实上，这正是你所看到的。 并且由于重力与加速度完全相同，光必须沿着围绕大质量物体的弯曲路径。 很难在实验上观察到这一点，因为你需要大量的质量和一些接近表面的光来获得可探测的效果。但是1919年的日食证明

相对论是一套理论体系，没有详细的定义。下面是爱因斯坦写相对论的科普读物中的一章，可略见一斑：18. Special and General Principle of RelativityTHE BASAL principle, which was the pivot of all our previous considerations, was the special principle of relativity, i.e. the principle of the physical relativity of all uniform motion. Let us once more analyse its meaning carefully.It was at all times clear that, from the point of view of the idea it conveys to us, every motion must only be considered as a relative motion. Returning to the illustration we have frequently used of the embankment and the railway carriage, we can express the fact of the motion here taking place in the following two forms, both of which are equally justifiable:a. The carriage is in motion relative to the embankment.b. The embankment is in motion relative to the carriage.In (a) the embankment, in (b) the carriage, serves as the body of reference in our statement of the motion taking place. If it is simply a question of detecting or of describing the motion involved, it is in principle immaterial to what reference-body we refer the motion. As already mentioned, this is self-evident, but it must not be confused with the much more comprehensive statement called “the principle of relativity,” which we have taken as the basis of our investigations.The principle we have made use of not only maintains that we may equally well choose the carriage or the embankment as our reference-body for the description of any event (for this, too, is self-evident). Our principle rather asserts what follows: If we formulate the general laws of nature as they are obtained from experience, by making use ofa. the embankment as reference-body,b. the railway carriage as reference-body,then these general laws of nature (e.g. the laws of mechanics or the law of the propagation of light in vacuo) have exactly the same form in both cases. This can also be expressed as follows: For the physical description of natural processes, neither of the reference-bodies K, K" is unique (lit. “specially marked out”) as compared with the other. Unlike the first, this latter statement need not of necessity hold a priori; it is not contained in the conceptions of “motion” and “reference body” and derivable from them; only experience can decide as to its correctness or incorrectness.Up to the present, however, we have by no means maintained the equivalence of all bodies of reference K in connection with the formulation of natural laws. Our course was more on the following lines. In the first place, we started out from the assumption that there exists a reference-body K, whose condition of motion is such that the Galileian law holds with respect to it: A particle left to itself and sufficiently far removed from all other particles moves uniformly in a straight line. With reference to K (Galileian reference-body) the laws of nature were to be as simple as possible. But in addition to K, all bodies of reference K" should be given preference in this sense, and they should be exactly equivalent to K for the formulation of natural laws, provided that they are in a state of uniform rectilinear and non-rotary motion with respect to K; all these bodies of reference are to be regarded as Galileian reference-bodies. The validity of the principle of relativity was assumed only for these reference-bodies, but not for others (e.g. those possessing motion of a different kind). In this sense we speak of the special principle of relativity, or special theory of relativity.In contrast to this we wish to understand by the “general principle of relativity” the following statement: All bodies of reference K, K", etc., are equivalent for the description of natural phenomena (formulation of the general laws of nature), whatever may be their state of motion. But before proceeding farther, it ought to be pointed out that this formulation must be replaced later by a more abstract one, for reasons which will become evident at a later stage.Since the introduction of the special principle of relativity has been justified, every intellect which strives after generalisation must feel the temptation to venture the step towards the general principle of relativity. But a simple and apparently quite reliable consideration seems to suggest that, for the present at any rate, there is little hope of success in such an attempt. Let us imagine ourselves transferred to our old friend the railway carriage, which is travelling at a uniform rate. As long as it is moving uniformly, the occupant of the carriage is not sensible of its motion, and it is for this reason that he can un-reluctantly interpret the facts of the case as indicating that the carriage is at rest, but the embankment in motion. Moreover, according to the special principle of relativity, this interpretation is quite justified also from a physical point of view.If the motion of the carriage is now changed into a non-uniform motion, as for instance by a powerful application of the brakes, then the occupant of the carriage experiences a correspondingly powerful jerk forwards. The retarded motion is manifested in the mechanical behaviour of bodies relative to the person in the railway carriage. The mechanical behaviour is different from that of the case previously considered, and for this reason it would appear to be impossible that the same mechanical laws hold relatively to the non-uniformly moving carriage, as hold with reference to the carriage when at rest or in uniform motion. At all events it is clear that the Galileian law does not hold with respect to the non-uniformly moving carriage. Because of this, we feel compelled at the present juncture to grant a kind of absolute physical reality to non-uniform motion, in opposition to the general principle of relativity. But in what follows we shall soon see that this conclusion cannot be maintained.

ON THE ELECTRODYNAMICSOF MOVING BODIESBy A. EinsteinJune 30, 1905It is known that Maxwell"s electrodynamics—as usually understood at the present time—when applied to moving bodies, leads to asymmetries which do not appear to be inherent in the phenomena. Take, for example, the reciprocal electrodynamic action of a magnet and a conductor. The observable phenomenon here depends only on the relative motion of the conductor and the magnet, whereas the customary view draws a sharp distinction between the two cases in which either the one or the other of these bodies is in motion. For if the magnet is in motion and the conductor at rest, there arises in the neighbourhood of the magnet an electric field with a certain definite energy, producing a current at the places where parts of the conductor are situated. But if the magnet is stationary and the conductor in motion, no electric field arises in the neighbourhood of the magnet. In the conductor, however, we find an electromotive force, to which in itself there is no corresponding energy, but which gives rise—assuming equality of relative motion in the two cases discussed—to electric currents of the same path and intensity as those produced by the electric forces in the former case.Examples of this sort, together with the unsuccessful attempts to discover any motion of the earth relatively to the “light medium,” suggest that the phenomena of electrodynamics as well as of mechanics possess no properties corresponding to the idea of absolute rest. They suggest rather that, as has already been shown to the first order of small quantities, the same laws of electrodynamics and optics will be valid for all frames of reference for which the equations of mechanics hold good.1 We will raise this conjecture (the purport of which will hereafter be called the “Principle of Relativity”) to the status of a postulate, and also introduce another postulate, which is only apparently irreconcilable with the former, namely, that light is always propagated in empty space with a definite velocity c which is independent of the state of motion of the emitting body. These two postulates suffice for the attainment of a simple and consistent theory of the electrodynamics of moving bodies based on Maxwell"s theory for stationary bodies. The introduction of a “luminiferous ether” will prove to be superfluous inasmuch as the view here to be developed will not require an “absolutely stationary space” provided with special properties, nor assign a velocity-vector to a point of the empty space in which electromagnetic processes take place.The theory to be developed is based—like all electrodynamics—on the kinematics of the rigid body, since the assertions of any such theory have to do with the relationships between rigid bodies (systems of co-ordinates), clocks, and electromagnetic processes. Insufficient consideration of this circumstance lies at the root of the difficulties which the electrodynamics of moving bodies at present encounters.I. KINEMATICAL PART 1. Definition of SimultaneityLet us take a system of co-ordinates in which the equations of Newtonian mechanics hold good.2 In order to render our presentation more precise and to distinguish this system of co-ordinates verbally from others which will be introduced hereafter, we call it the “stationary system.” If a material point is at rest relatively to this system of co-ordinates, its position can be defined relatively thereto by the employment of rigid standards of measurement and the methods of Euclidean geometry, and can be expressed in Cartesian co-ordinates.If we wish to describe the motion of a material point, we give the values of its co-ordinates as functions of the time. Now we must bear carefully in mind that a mathematical description of this kind has no physical meaning unless we are quite clear as to what we understand by “time.” We have to take into account that all our judgments in which time plays a part are always judgments of simultaneous events. If, for instance, I say, “That train arrives here at 7 o"clock,” I mean something like this: “The pointing of the small hand of my watch to 7 and the arrival of the train are simultaneous events.”3It might appear possible to overcome all the difficulties attending the definition of “time” by substituting “the position of the small hand of my watch” for “time.” And in fact such a definition is satisfactory when we are concerned with defining a time exclusively for the place where the watch is located; but it is no longer satisfactory when we have to connect in time series of events occurring at different places, or—what comes to the same thing—to evaluate the times of events occurring at places remote from the watch.We might, of course, content ourselves with time values determined by an observer stationed together with the watch at the origin of the co-ordinates, and co-ordinating the corresponding positions of the hands with light signals, given out by every event to be timed, and reaching him through empty space. But this co-ordination has the disadvantage that it is not independent of the standpoint of the observer with the watch or clock, as we know from experience. We arrive at a much more practical determination along the following line of thought.If at the point A of space there is a clock, an observer at A can determine the time values of events in the immediate proximity of A by finding the positions of the hands which are simultaneous with these events. If there is at the point B of space another clock in all respects resembling the one at A, it is possible for an observer at B to determine the time values of events in the immediate neighbourhood of B. But it is not possible without further assumption to compare, in respect of time, an event at A with an event at B. We have so far defined only an “A time” and a “B time.” We have not defined a common “time” for A and B, for the latter cannot be defined at all unless we establish by definition that the “time” required by light to travel from A to B equals the “time” it requires to travel from B to A. Let a ray of light start at the “A time” from A towards B, let it at the “B time” be reflected at B in the direction of A, and arrive again at A at the “A time” .In accordance with definition the two clocks synchronize ifWe assume that this definition of synchronism is free from contradictions, and possible for any number of points; and that the following relations are universally valid:—剩下的给你发过去，留下邮箱 这就是《论运动物体的电动力学》，公式无法显示，篇幅也不够。

1905年

没有。很抱歉让你失望了

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提出八条基本原则证明爱因斯坦时空 引力和宇宙学理论基础存在严重缺陷 证明时空相对性和引力几何化不可能、时空奇异性和暗能量不存在征询支持和反驳意见 自从上世纪初爱因斯坦提出狭义相对论以来，现代物理学取得巨大的发展。在时空理论方面突破了牛顿力学僵化的基本框架，否定了真空以太介质的存在，使一大批物理学疑难问题得到合理解释。狭义相对论除了大大推进人类对自然本性的认识外，还在原子能和粒子物理学中得到广泛的应用。在狭义相对论基础上爱因斯坦提出广义相对论，建立了以弯曲时空观念为基础的引力理论，并促进了宇宙论学的巨大发展，功不可没。 然而自爱因斯坦提出狭义相对论以来，对相对论的批评就从未停止过。原因在于相对论导致各种各样的，被称为时空佯谬的逻辑悖论，使人无法相信它会是一个完全正确的东西。相对论导致的物理学相对主义对科学、哲学和人类的思维方式产生极大的不良影响。而在广义相对论中时空奇异性普遍存在，物理学规律在奇异点上完全失效。引力场的几何化特征使引力理论和与量子理论的融合成为困扰几代人的大问题，至今不知真正的出路在哪里，物理学的统一之路在这里遭遇到大瓶颈。特别是为了解释上世纪末天文观察发现的超新星大红移，提出的“暗能量”概念使物理学更加陷入深深的困境。“暗能量”无疑是以太观念的新变种，物理学家们根本不知道如何解释它的起源，更谈不上证实它的存在。20世纪末物理学的天空又出现乌云，预示着新一轮物理学观念革命的到来。 然而这些问题的根本性解决需要触动爱因斯坦理论的根基。尽管许多有识之士早已对物理学现状表示深深的忧虑，但由于爱因斯坦理论在上一个世纪中所确立的权威地位，任何试图对它的质疑都会被物理学主流社会视为离经叛道。爱因斯坦的理论已经成为新的教条，不论这种质疑是否包含真理的成分，要想在物理学主流刊物上发表这种论文几乎是不可能的。任何敢于挑战物理学主流意识的论文，不论对错，必遭封杀。这种对爱因斯坦理论不容置疑的态度已经严重地影响了科学的正常发展，言路堵塞的结果已经对物理学自身造成伤害。当前理论物理学的发展出现严重的方向性偏差，引力与宇宙学前沿研究中充斥着各种各样的奇谈怪论，物理学家们正以科学的名义谈论非科学的问题。数学的繁复掩盖了物理的空虚，形式的抽象粉饰了本底的丑陋，匿造的东西到处流行，探索的美名之下进行着无聊的游戏。怪诞与悖理成为常态，神秘与玄学成为时髦。流行而病态的闹剧获得喝彩，理性和逻辑的思辨遭受冷漠。历代物理学家唯恐避之不及的无穷大奇点，却被某些理论家当成奇珍异宝来欣赏把玩。远离客观实在的坚实土壤，理论物理学已经没有了往日的阳刚之气，底气不足，步履蹒跚，失去求真求实的原动力。理论家们躲进小楼孤芳自赏，实质上正在被无情地边缘化。 这种现状必须得到纠正，理论物理学不能就此堕落。科学的怀疑精神应当得到尊重，不同的声音应当能在正常的渠道上得以传播。否则学术界必将失去自我批判、自我纠错和自我更新的能力，沦为迷信和盲从的牺牲品。理论物理需要凤凰涅盘，重振旗鼓，回到健康发展的轨道上来。本着探索真理、纠正谬误、推进科学进步的精神，本人提出以下8条基本原则，证明爱因斯坦狭义相对论、广义相对论和标准宇宙学理论基础存在的严重缺陷。证明电磁场相对论变换会导致电磁场运动方程解的唯一性破坏和其他严重的问题，经典宏观电磁场理论不存在相对性。加上存在的其他问题，时空的相对性是不可能的。现有广义相对论对实际问题的计算都采用坐标尺和坐标钟，这样结果没有实际测量意义。证明采用有实际意义的标准尺和标准钟来度量，广义相对论无法解释水星近日点进动和雷达波延迟实验，因此广义相对论实际上并未得到实验证实。证明考虑到狭义相对论效应后，引力与惯性力局部不等价，加上其他方面存在的问题，引力的几何化描述是不可能的。证明罗伯逊-沃克度规导致光速的伽利略相加规则，只能是牛顿力学意义上的时空度规，不可能是现代物理学意义上的时空度规。因而标准宇宙学理论的基本时空框架是错误的，暗能量是不存在的，宇宙加速膨胀是不可能的。时空相对性原理和引力几何化描述只是物理学家的一厢情愿，大自然并不遵守这种规则，所有这些都显示现有的时空、引力理论和宇宙论需要从根本上进行改造。在对爱因斯坦理论去伪存真、彻底改造翻新的基础上，本人提出一套新的更为合理的时空、引力与宇宙学理论取而代之。为了提升我国基础科学原创能力、鼓励科学争论、辨明大是大非，本人特向社会各界广泛征询支持和反驳意见。 一、带电粒子任意运动产生的推迟电磁场不满足宏观电磁场运动方程和电磁场相对论变换。宏观电磁场相对论变换导致电磁场运动方程解的唯一性破坏和其他严重问题，因而是不可能的。写成四维电磁势的形式后，不考虑电磁场相对论变换，宏观电磁场运动方程在不同的惯性参考系中可以保持不变，但洛伦兹条件不可能保持不变。因此经典宏观电磁场理论不存在相对性，爱因斯坦时空相对性赖以生存的最重要的理论基础被破坏。 二、狭义相对论逻辑系统中存在3个基本问题：1.采用纯惯性参考系建立时空理论的超验性问题。2.参考系相对运动速率V"=V与光速不变c"=c的相容性和一致性问题。3.基本时空佯谬不可消除性问题。 三、为了能与地球近平直参考系中的实际测量结果进行比较，必须将弯曲时空中对引力问题的计算换算成用标准尺和标准钟（或局部惯性系的标准尺和标准钟）来计量。这在弯曲时空引力理论中被认为是基本原则，但目前广义相对论对具体问题计算的过程中却普遍地忽略了这个原则。采用标准尺和标准钟计算的结果表明，水星近日点进动是实际观察值的4.8倍，而且方向相反，雷达波延迟只是观察值的53%，这样的结果显然是根本不可能的。因此广义相对论实际上并未得到实验证实，除非爱因斯坦引力场方程描述的已经是平直时空中的结果，不是弯曲时空中的结果。但这与爱因斯坦弯曲时空引力理论的前提相矛盾。 四、考虑到狭义相对论效应后，由加速过程产生的运动速度和运动质量具有绝对性。时空理论应当考虑加速过程的影响，只有在不等价惯性参考系基础上建立的时空理论才是有实际意义和逻辑一致的。 五、考虑到狭义相对论效应和其他物理效应后，引力与惯性力局部不等价。GP-B实验的任何非零结果都将证明等价原理的不可能性，而不是证明广义相对论的有效性和引力使空间弯曲。按强等效原理，在引力场中自由降落的局部惯性参考系上引力场会被消除，因此在卫星上进行的GP-B实验上就无法测量到惯性陀螺的进动。GP-B实验观测到惯性陀螺的任何进动都将说明，在自由降落的局部惯性系上引力场并未被消除。试图用来显示引力使时空弯曲的GP-B实验在基本设计原理上存在问题，实验的结果与设计的期望正好相反。 六、按爱因斯坦引力场方程计算，细圆环和双球体引力场中心会出现奇点，且奇点完全裸露在真空中。表明时空奇异性是采用弯曲坐标的描述方法引起的，不是自然本性。所谓奇异性黑洞、白洞和虫洞以及时间旅行等在自然界中都是不存在和不可能的。 七、由于导致光在引力场中的运动速度满足伽利略相加规则，违背光速与光源运动状态无关的现代物理学基本规则，罗伯逊-沃克度规不能用来描述宇宙的早期和高速膨胀的过程，其结果是暗能量不存在，宇宙加速膨胀不可能。 八、由于地球观察者与宇宙物质间存在相对运动速度，描述膨胀宇宙必须采用动态能量动量张量，不能采用静态能量动量张量。采用动态能量动量张量后的计算结果表明，爱因斯坦引力场方程不可能用来描述均匀且各向同性膨胀的宇宙，现代标准宇宙学面临基础缺失的危机。 在以上8条中，第一条对时空相对性理论是致命的。经典电磁理论的相对性是时空相对性最基本的理论支柱，如果经典电磁理论不具有相对性，我们还能期望什么物理理论具有相对性呢？第三条对广义相对论是致命的。水星近日点进动和雷达波延迟是广义相对论最基本的两个实验检验，如果广义相对论无法解释这两个实验，引力的几何化描述就是没有任何希望的。第六条对奇异性黑洞理论是致命的。取一小段细铁丝弯成圆环，环心就会出现奇点，这可能吗？现代黑洞理论的整个基础都是错误的，真实的物理空间不可能有奇异性。第七条和第八条对暗能量假设和标准宇宙学理论是致命的。现代物理学与经典物理学最基本的分界线之一，就是光的速度与光源的运动状态无关。现有标准宇宙学理论越过这条红线，就不可能被认为是现代意义上的正确的宇宙学理论。而静态能量动量张量只能用来描述静态宇宙，不可能用来描述膨胀的动态宇宙。以上5点都是可以定量计算和用数学函数形式精确表述的，没有任何含糊性和不确定性。正统物理学如果还坚持爱因斯坦理论的不可动摇性，最起码必须对这5个问题进行有效反驳和给出合理解释。否则继续将爱因斯坦理论作为物理学和宇宙学的基础就失去它的合法性，继续在这种基础上进行的任何研究都不再具有物理意义和科学价值。 详细论证可见本人的《现代物理学基础问题研究》文集，内容可在中国预印本服务系统http://prep.istic.ac.cn网中输入作者姓名“梅晓春”查询下载（部分内容有英文版），也可以通过E-mail: mxc001@163.com直接向作者本人索取，或直接点击以下网址下载： 1. http://prep.nstl.gov.cn/eprint/search/result.jsp?d=fileinfo&flag=sear&r=1221920769543 2. http://prep.nstl.gov.cn/eprint/search/result.jsp?d=fileinfo&flag=sear&r=1223174851008 3. http://prep.nstl.gov.cn/eprint/search/result.jsp?d=fileinfo&flag=sear&r=1221919832156

你朝水里扔一块石头，会在水里激起涟漪，它是由水的波动形成的，没瞎的人都见过。 但其实这颗石头还激起了另一种你根本无法感知的涟漪，这种涟漪是由时空的波动形成的，并以光速向四周传播。 在它经过的地方，时空会被拉伸，存在于时空中的一切物体也都会被拉伸，而这种涟漪的名字，各位早就已经耳熟能详了—— 引力波最初是 亨利·庞加莱 于1905年，基于洛伦兹变换提出的设想， 根据庞加莱的推论，一切物体运动时都会产生引力波，所以你无时不刻不被引力波笼罩着 。 可是引力波这玩意儿吧，即看不见，又摸不着，完全找不到证明它的办法，只是从理论上来说，它好像应该有，而且还无处不在。另一个跟它有相同特征的东西是鬼，所以庞加莱就等于提出了个鬼一样的设想。 10年后，爱因斯坦的《广义相对论》横空出世了，这个伟大的理论更明确地预测了引力波的存在，同时也成功地把引力波炒上了热搜，大量嘴炮……哦不是，大量科学家纷纷参与到了引力波的研究和讨论中。 emmm……反正就是围绕有没有引力波这个问题打嘴仗嘛。 而有趣的是，广义相对论明明白白地预测了引力波的存在，爱因斯坦本人却一度跟自己的理论杠上了。 1936年，他给他的朋友——德国物理学家 马克斯·博恩 写了一封信，说他和 内森·罗森 经过仔细研究后，发现 引力波只是引力场方程中体现出来的一个数学假象，实际上根本就不存在。 也是在同一年，他又在 美国物理学会 旗下的科学杂志—— 《物理评论》 上提交了一篇论文，详细阐述了他和罗森的研究结论。大致的意思就是 引力波一旦形成，就会在自身引力的作用下坍缩成奇点，而不会像广义相对论预测的那样，携带着实际能量在空间中传播。 也就是说，爱因斯坦当时的立场是：虽然我的理论表明引力波应该存在，但我亲自证明了引力波没法存在，你说气人不？ 不过这事儿最后没把别人气着，倒是把爱因斯坦自个儿气得不轻。因为他 这篇论文没能通过同行评议，刚发表就被 霍华德·罗伯逊 匿名驳回了 。罗伯逊还在原稿中附上了一份说明，表示论文有错误，让爱因斯坦自己拿回去检查修改，颇有一种你懂个der的广义相对论，好好想想自己错在哪的感觉。 这事儿一出，可把爱因斯坦给气坏了，论文被驳回了不说，还不知道是谁干的，所以他发誓以后再也不在《物理评论》上发表论文了。 好在当时身为爱因斯坦助手的波兰物理学家—— 利奥波德·英费尔德 ，跟罗伯逊一直有来往，于是在他的周旋和调解下，爱因斯坦终于接受了罗伯逊的意见，经过重新计算后，认同了引力波的存在。 当然，爱因斯坦自始至终都不知道罗伯逊就是驳回他论文的人，假如他知道的话……呃……我也不知道会发生什么。 不过 爱因斯坦尽管承认了引力波的存在，却始终认为引力波微弱得根本不可能被探测到 ，而在这个问题上，爱因斯坦其实是对的，就引力波的微弱程度来说，它的确不可能被探测到。 我知道我这么说，一定会有很多人忍不住想问一句，诶，哥们儿，你是不是村里还没通网呢，那玩意儿不是2015年就已经被LIGO探测到了吗？谁说探测不到了？ 的确， 引力波目前已经被LIGO先后探测到了两次 ，但这事儿吧，不能说爱因斯坦太低估后代的本事了，只能说那帮搞引力波的物理学家实在是太牛批了，他们是 真正意义上的完成了一件根本不可能完成的任务。 注意，我说的是“真正意义上的不可能”，意思就是我绝对没有夸大其词或故意渲染。 因为很多人都知道， LIGO是由两条相互垂直的4公里长的金属管道组成的 ，而它当时探测到的信息，是其中一根管道在引力波经过的瞬间，发生的 10的21次方分之一 的拉伸。这个数字意味着这条管道当时被拉伸的长度，仅仅只有一个质子直径的1/1000。 质子是组成原子核的亚原子粒子，原子核的体积只有原子的几千亿分之一，而质子比原子核还小得多，那你想想，它的直径的千分之一是什么概念？ 如果你实在想不出来，那就这么说吧， 你哪怕站在LIGO的干涉臂旁边大喊一声，它的振幅都比那次引力波造成的拉伸要大出上千亿倍。 这么微小的长度变化，仅仅只是想测量出来就已经难如登天了，而想到了足够灵敏的办法之后，还必须从各种环境干扰中把引力波的信号区分出来，这更是无异于痴人说梦。 举个例子来说， 我把你关在一个木桶里，然后朝木桶上滴一滴水，你需要通过木桶的振动测量出这滴水是何时落下的，而最重要的是，这个木桶被放在磅礴大雨中。 也就是说，你必须想办法在木桶一直被雨淋着的情况下，通过几乎不存在的细微振动把一滴特定的水测量出来——这就是LIGO需要完成的任务。所以探测引力波看起来是多不可能的事情，也就可见一斑了。 正因如此，LIGO计划刚被提出的时候，很多人都表示—— 然而就是这种看上去根本不可能完成的任务，在2015年9月14日的那一天，被LIGO完成了——当这个消息被宣布出来的时候，全世界都为之沸腾了。 曾经的天方夜谭，如今成为了现实，人类终于在捕捉引力波这件事情上见到了曙光，随之迎来的是欧洲的 爱因斯坦望远镜计划 、美国的 宇宙 探索 者计划 、日本的 KAGRA计划 ，以及中国的 阿里计划、太极计划、天琴计划 等一系列引力波探测计划的提出，引力波研究从以往的纸上谈兵，一下子迈入了百家争鸣的全新时代。 可问题是，我们为什么一定要费尽心思，且不惜重金地去捕捉这么微弱的信号呢？ 当我们仰望夜空的时候，除了明月和那些璀璨的繁星，剩下的就是无边无际的黑暗，然而在这些看似空无一物的空间里，却隐藏了许多人类苦苦追寻的答案。 宇宙自大爆炸之日起，就无时不刻不在发生着一些事情 ，譬如星系的形成、天体的消亡、黑洞的碰撞、乃至宇宙本尊的诞生。 它们有的是刚发生的，有的发生在距今几百万年、几千万年、甚至几十亿或上百亿年前，而 与这些事件有关的信息，并不一定都会以电磁波的形式辐射出来，或者它们辐射出来的电磁波由于种种原因，永远也无法来到地球 。 对于这类事件，我们哪怕建造出再先进的天文望远镜，也无济于事。 这就好比捂住你的耳朵，再把你扔进一个黑漆漆的洞穴里，那么在洞穴的阴暗处发生的任何事情，你都将一无所知。可是一旦有了声音，你就能靠光线之外的另一种信息载体，窥见到这些秘密了。 而 引力波恰恰就有着与声音十分相似的特性，它携带着信息在空间中传播，又很难像电磁波一样被物体阻挡 ，所以它能把许多电磁波无法带来的古老信息呈现给我们，让我们有了窥探更多宇宙事件的机会。 譬如LIGO探测到的首个引力波信号，就让我们知道了 宇宙中不仅存在双黑洞系统，它们碰撞后还合并成了一个更大的新的黑洞 ，而这场发生在13亿年前的古老事件，只有引力波才能告诉我们，因为那是两个黑洞之间的故事，电磁波连从它们身上逃走的机会都没有。 所以研究引力波具有无比非凡的意义，引力波探测技术的突破，以及引力波观测站的建立，就如同让我们在有了天文望远镜这个千里眼之后，又多了一双顺风耳。

不会怎样。那就是两个黑洞撞在一起的话，就是互相吞噬，最终合二为一。

Er......

这跟广相没有半点关系

佩服前面那位仁兄!!!!

是将时间缩短到无限小，接近于0（极限法）然后讨论瞬时速度。

前者没看过，后者是一本非常好的广相入门书，狄拉克的这本《广义相对论》就是我的广相入门书。狄拉克的广相用的是具体指标语言，而且狄拉克写的比较容易理解。和通常的广相书差不多，前面是张量的知识，后面才是广相的内容。这本书取号差为-2。它用矢量平移的方法引入的克氏符，作为对比有的书是用基矢沿坐标的导数定义的克氏符。对测地线方程的推导狄拉克给出了两种方法，矢量平移法和变分法。黎曼曲率张量狄拉克采用的是上升第一指标。本书的后面引入了不少变分学的知识，包括用变分法推导引力场方程。总之这是一本很好的书，强烈建议广相爱好者一读。

中学快毕业时，伏尔夫岗·泡利得知，爱因斯坦发表了广义相对论，这在当时是一门崭新的学科，是物理学的前沿。他对此表现了极大兴趣，甚至在课堂上也在偷偷地阅读。他那时已掌握了高等数学，所以读过爱因斯坦的著作后，他感到眼中的翳障突然消失，一下子对广义相对论能够心领神会了。

光是由光子组成的，具有波粒二象性。光子的静质量是零，由于光速是一定的，故光子的质量不变。