广义相对论

狭义相对论已经让人觉得不可思议了,但是它和广义相对论相比,只能是小巫见大巫了,广义相对论再一次颠覆了我对这个世界的认知,真切地感受到我们看到的、经历的和感受到的不一定是世界运转的真相。

狭义相对论的前提是惯性系,在惯性系里,物体要么处于静止状态,要么处于匀速直线运动状态,这是一个非常理想的状态,在现实世界中基本是不存在的,所以爱因斯坦不甘心,他要探寻非惯性系中事物运转的规律,广义相对论之所以叫广义就是因为它去掉了惯性系的限制。

狭义相对论基于的规律是光速是绝对不变的,广义相对论基于的规律是引力产生的效果和加速度产生的效果没有本质的区别。设想一下,假设你在一个完全封闭的电梯里,如果在地球上,因为重力加速度g的影响,你感觉你是站在电梯里的,但是如果这个电梯在远离地球的太空中,我们给这个电梯加一个和你站立方向一致的加速度g,你会和在地球上的感觉一样,也就是说在封闭的电梯里,你无法区分自己在什么地方。这个原理叫等效原理

等效原理

基于等效原理,爱因斯坦经过反复推算,终于推出了神一样的广义相对论方程:


这个方程的通俗解释是:任何有质量的物体都会引起时空弯曲,然后物体在这个弯曲的时空里继续做他们的“惯性运动”,就像下面这张图一样:

时空弯曲

在太阳系里,太阳的质量最大,根据爱因斯坦方程,它产生了很大的时空弯曲,其它行星本来都是直线运动的,但是因为弯曲的时空,只能绕太阳转动了。

需要指出的是,广义相对论对牛顿的重力是有很大冲击的,我们被“吸”在地球上并不是因为重力,而是因为地球让时空弯曲,而让我们“陷入”其中的。

最后以一句充满诗意的话来总结广义相对论:

物质告诉时空怎么弯曲,时空告诉物质怎么运动。

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