范文健康探索娱乐情感热点
投稿投诉
热点动态
科技财经
情感日志
励志美文
娱乐时尚
游戏搞笑
探索旅游
历史星座
健康养生
美丽育儿
范文作文
教案论文
国学影视

全网最通俗版本,深度理解爱因斯坦的广义相对论,时空弯曲的本质

  欢迎阅读科学认识论的《通俗物理100课》系列,此系列旨在提高大众基础科学素养,共一百多篇文章,定期更新,涉及物理学各个方面,包括宇宙学,量子力学,相对论,弦论,以及各种前沿物理学知识。专业+通俗=《通俗物理100课》【第1课:广义相对论】
  今天我们系统讲一下广义相对论,从最基本的原理出发,彻底帮助你理解为什么时空是弯曲的。
  引力是宇宙中最基本的现象,任何两个物体之间都会产生吸引力。
  不管是苹果落地还是月球绕地球旋转,地球绕太阳旋转,引力都会迫使物体之间靠的更近。
  可能很多人会认为,引力由物体的质量决定,物体的质量越大,吸引力就越大。
  在牛顿理论中,你当然可以这样理解,因为牛顿力学可以很好地计算苹果落地的时间,行星绕太阳公转的数据。
  但是事实上,引力并不是真正意义上的力。
  举个例子,假设现在有一颗卫星要落向地面,如果引力是一种力的话,那么卫星就应该落向地球的中心,但是真实的情况确是:当卫星落向地面时,它的运动轨迹会随着地球的自转方向发生偏差。
  还有一个例子,水星绕太阳的轨道会随着时间的推移以一定的速度改变方向。
  如果引力是一种力的话,那么我们就能够极其精确地预测这种运动轨道的偏差。
  但是牛顿的引力定律并不能很好地计算类似水星轨道偏差的现象。
  所以我们就可以怀疑,引力就不是一种靠质量相互吸引的力,而是时空弯曲造成的假象。
  广义相对论的最基础的思想来源就是等效原理。
  现在想象一个宇宙空间,周围十几光年都没有任何星系,所以我们可以把其他星系的"引力"干扰忽略掉。
  此时你在一个密闭的箱子里,你手里拿着一个小球。此时此刻你处于失重状态,如果你把手中的小球释放,会看到小球漂浮在原地。
  然后箱子底部有个推进器点火了,整个箱子以恒定加速度a "向上"运动。这时候你会感受到箱底有一股力拉着你向下运动,小球也会以恒定加速度a向箱子底部下落。
  如果这个恒定加速度的数值是9.81m/s²,那么你在密闭箱子里就会感受到和地球表面一样的效果。
  你会感受到箱子底部在拉你,这种"拉力"的大小和地球表面是一样的。你还可以看到小球向箱子底部下落的加速度和地面也是一样的。所以你是无法区分自己到底是静止站在地面上,还是在宇宙空间中以9.81m/s²的加速度运动。
  在箱子中的你,可能会认为自己是静止站在地面上的,所以受到了来自地球的"引力"。
  但是在箱子外的观察者看来,你其实和小球都没有动,箱子也没有在地球上,更不会受到来自地球的引力,只是箱子底部以恒定的加速度"向上"运动撞到你和小球了。
  现在我们关闭箱子底部的引擎,你这时候又处于失重状态了!
  这时候你拿了一个手电筒,当你打开手电筒,这时候引擎又启动了,你一开始将光线照向箱子右侧的中心点。
  但是由于箱子底部向上有个加速度,你最后看到光线会落在箱子右侧中心点的下方。所以你看到的光线是弯曲的。
  同时,箱子外也有一个人观察你的行为,在箱子外的人看来,光线并没有弯曲,而是箱子底部以恒定加速度靠近光线。
  那么到底是箱子里的人是正确的,还是箱子外的人看到的一切是正确的。
  广义相对论认为,箱子里的人和箱子外的人都是正确的。
  由于箱子引擎的推动,箱子里的人会认为自己站在地球表面上。而箱子外的人会认为箱子里的人是受到了底部加速度的愚弄,所以才误以为受到了地球的引力。
  这样回头一看,我们是无法区分物体自由下落的行为是引力造成的,还是加速度的造成的。所以引力可以等效成加速度。
  质量越大的星球引力等效成的加速度数值就越大。
  接下来,我会好好分析一下,为什么光线弯曲会造成时间变慢的事实。
  刚才我们讲了,在宇宙深空中,以恒定加速度运动的箱子里的人,看到的光线是弯曲的
  而箱子外的人看到箱内的光线却是平直的。
  对同一个光线的观察,箱内的人和箱外人会得出不同的结果。很明显,箱子里的人观察到的光线弯曲了,光线的路径也就变长了。
  根据光速不变原理,箱内的人和箱外测量的光速反正都是一样的。而箱内人却明显感受到光线变长了。我们知道时间等于光经过的路径除以光速,由于光速不变,而箱内的光线路径变长了,所以箱内的时间就变长了。
  所以箱内的时间相对于箱外就变慢了。
  前面说过,星球的质量越大,等效的加速度就越大。
  黑洞的质量很大,所以等效的加速度就更大,加速度越大,箱内的光线弯曲程度就更大,所以光线经过的路径就更长,所以时间相对于参考系外就更慢。
  这就是天体的质量越大,其周围的时间越慢的缘故。
  一颗苹果在宇宙空间本来是沿直线匀速运动的,当它运动到地球的周围时,就受到了地球的引力,这时候我们可以把地球的引力等效成苹果受到的加速度,由于加速度的存在,苹果原本匀速直线的运动变成了曲线的了。你也可以认为苹果受到加速度后依旧按照原来的路径运动,但是地球却把周围的时空弯曲了,所以苹果不得不在弯曲的时空中运动,就显得是曲线运动。
  为了统一计算,广义相对论一般不再区分引力和加速度等效的问题了,而是直接说: 有质量的物体会弯曲周围的时空,其实也就等效于加速度带来的曲线运动。
  质量越大的天体,其等效成的加速度越大,所以周围的物体轨迹越弯曲,路径延长越大,时间也就越慢。
  但是这样说很麻烦,还不如直接说质量越大的天体,周围的空间和时间越弯曲。空间和时间越弯曲就相当于说路径越长,时间越长(慢)。
  空间和空间可以简称为时空。所以就成了我们经常听到的那句,天体质量越大,时空越弯曲,时间越慢。 而宇宙中质量最大的天体的宿命必然会变成黑洞,所以我们经常会说,黑洞视界外的时间流逝很慢。
  其实任何质量大的天体,周围时间相对于地球流逝都很慢,但是星体的质量一旦突破史瓦西极限就必然变成黑洞,所以黑洞如今也是时间变慢的代言词了!

EDG韧性十足,连追两局31击败LNG季后赛的比赛逐渐进入白热化阶段,十支队伍角逐,如今只剩下TESLNGEDGJDG。而季后赛前四的RNGV5都因为没办法适应软辅的版本遗憾退场。而今晚EDG对阵LNG的四局比赛里,软重拾探索宇宙之梦命运2FPS剧情界标杆发力你还记得你在被问及小时候的梦想时,脱口而出的第一个答案是什么吗?除了类似于科学家这样大众的回答,有一个答案的出现率也居高不下宇航员。我想这也许是因为人对于飞翔和宇宙有着与生俱来的向中超43岁金哨因伤退出唯一世界杯名哨就医,多处受伤,转向幕后当前,外界更为关注的是嵩山龙门外援多拉多的处罚结果,由于在此前结束的第14轮比赛中,多拉多在无球的情况下与主裁判马宁发生碰撞,后者经过检查VAR后,认为多拉多是故意犯规,出示红牌将定了!梅西死对头遭清洗,高层倒贴送人,29岁中锋难返巅峰据知名转会记者斯基拉报道,阿根廷前锋伊卡尔迪很有可能以租借的形式加盟土超豪门加拉塔萨雷。伊卡尔迪的妻子兼经纪人旺达娜拉正在和加拉塔萨雷进行谈判,据悉,加拉塔萨雷将承担伊卡尔迪300恭喜湖人!贝弗利交易完成即创3项纪录目前,NBA交易市场正在热火朝天进行中,联赛各队都在积极备战着,力争帮助球队在新赛季到来前完成阵容的升级补强,以在新赛季拿到更多场次的胜利,吸睛无数。与此同时,交易市场之外的动态同周琦19分11篮板,中国男篮6856击败哈萨克斯坦队8月25日晚上,男篮世预赛第二阶段的比赛,中国男篮客战迎战哈萨克斯坦队,中国队上半场碾压,第三节一开始19分领先优势,被对手轰出了182的攻击波追到只差三分,中国队第四节再次拉开两巴萨钉子户摊牌给500万遣散费,我就走人!巴萨能省200万巴萨VS曼城的热身赛,布莱斯维特连大名单都没有入选。巴萨铁了心要甩掉布莱斯维特,丹麦前锋也有回应。8月25日的马卡报透露,布莱斯维特向巴萨摊牌给500万欧元遣散费,自己就离开巴萨。德国危机加重,火葬场都要拼多多,招惹中国代价承受不起不夸张的说,眼下的德国人,正处于水深火热之中,双重麻烦已经是迫在眉睫了。首先是经济危机。根据俄罗斯媒体的报道,由于德国对俄罗斯的一系列制裁行动,预计到2030年,德国的经济损失将会油价调整注意,开局大涨,预计上调235元吨,油价第11涨要来了国内油价今日是新一轮油价调整的第2个工作日,目前预计上调油价235元吨,折合升计算为下调油价0。18元升0。21元升,相比昨日预计涨幅增加30元吨,远超上调红线,油价呈大涨状态。涨普通人到底要不要炒股?3年时间从20万做到了980万,用最笨的炒股方法,只买一种股票,从不被庄套牢!在印象中,整天对着电脑的男人好像都炒股,10年前认识一位小哥,原来在家主要做电商,也炒炒股,后来电商生9月新禁令下,这五类房屋不能出租,租客和房东需注意现在的房价虽然有一定程度的下跌,但是总体的价格还是比较高的,一直以来,房子对于很多人而言都是非常重要的,但是现在房价比较高的情况下,并不是所有人都能够买得起房子而且有些人即便是通过她被琼瑶钦定为林青霞的接班人,美貌可与林青霞比肩80年代,台湾影坛有四大美人林青霞胡因梦胡慧中周丹薇,她们惊艳了时光温柔了岁月。还有一位堪称绝色的女明星,更被琼瑶钦定为林青霞的接班人。她,黑发如瀑气质如兰,美貌可与青霞比肩,更弹朱小伟陈萌正式拍婚纱照!甜蜜揽腰眼神有爱,女方颜值胜过陈亚男早前,网上曝光了一组陈萌与朱小伟的婚纱照,不过明眼人一看就是P图,因为这组婚纱照是朱小伟和陈亚男的!虽说婚纱照是P图,但却释放了一个很重要的信息,那就是陈萌与朱小伟已经开始筹备婚礼中兴远航30S手机宣布将于8月30日开售IT之家8月16日消息,中兴商城近日发布了最新一代的中兴远航30S手机,其中4GB128GB售价1199元,6GB128GB售价1399元,中兴手机宣布,这款新手机将在8月30日开48岁徐静蕾发福明显,穿T恤配黑裤太随性了,穿搭不讲究变土妞俗话说人靠衣装,佛靠金装,一个女人的底子再好气质再出众,在踏入了4050岁之后,如果不懂得穿衣打扮的话,气质就会直线下降。中年女人最容易出现发福的状态,而且穿衣服会显得油腻又老土,秋天应该是大地色的,低调优雅高级,给我们一切所想要的今天气温骤降,已经能明显地感受到入秋的氛围了,姐妹们也是时候准备好自己的秋装了。但是面的众多的颜色及款式,你知道怎么选吗?秋天应该是大地色的,低调优雅高级,给我们一切所想要的!要说早秋,穿连衣裙牢记这4个原则,知性又洋气,美得很高级连衣裙在早秋也是非常时髦百搭的时尚单品,裙装最擅长于凸显出女性的优雅气质,连衣裙在早秋也能轻松穿出高级范儿满满的秋日氛围感。其实想要把连衣裙穿出精致的时髦感并没有那么难,只要牢记这华为任正非寒气逼人,要把活下去作为未来重点8月23日有个大新闻,不知道你们看了没,华为的创始人任正非发出了震颤全行业的一番话全球经济会持续衰退,未来三年,华为把活下来作为主要纲领。连华为这种体量的公司都要把活下来作为主要纲券商女神逐梦世界小姐,背后却是中国首富?近几天,一则出圈的新闻红遍金融机构圈子,安信证券原计算机行业女分析师,将代表中国参加本届世界小姐全球总决赛。本文女主发朋友圈庆祝按照网上公开信息表明,该女分析师出生于1997年7月在赞比亚的偏远农村,华为小伙儿为何成了最受欢迎的人?我的RuralStar之旅作者蓝庆华从一根神奇的木头开始很多人可能都听过一根神奇的木头的故事。2016年之前,在广袤的非洲农村,要打电话上网,村民都得跑到十多公里外的山上找信号,华问界M7交付,华为余承东最大的缺点就是太便宜8月24日,AITO品牌旗下问界M7正式开启交付,该车是华为与赛力斯合作打造的AITO品牌推出的第二款车型,定位于中大型SUV,售价为31。9837。98万元。从7月4日正式发布,美国政府要警惕量子计算机带来的安全问题不要等到对手攻击才采取行动如果你想要知道你的公司何时应该开始认真对待量子计算机带来的安全问题,那么美国政府的答案是现在。在本周三发布的一份指南中,美国网络安全和基础设施安全局表示不要等到我们的对手使用量子计
国球,为什么只能是乒乓球乒乓球是中国的国球国乒在世界上也罕逢敌手但乒乓球是怎样从一个普通的球类运动晋升为国球的你知道吗?一乒乓球起源于十九世纪的英国,是由网球发展而来。在19世纪末的欧洲,由于场地天气等多武林风18年百姓擂台最靓的仔王延新武林风从2004年1月3日开播,十八年来不断突破创新,在中国搏击史上接连书写辉煌篇章,完成了一次次与世界搏击强国的对抗,给拳迷奉献了无数激情澎湃血脉贲张的经典战役,成为一代中国武者周琦立足NBA稳了!一方面已经超越易建联,诺维茨基预言对了周琦加盟NBL联赛之后,表现的非常突出,甚至东亚超级联赛开出3000万的合同,希望周琦明年能够加入,不过很明显周琦是拒绝的,因为周琦的真正目标是NBA,著名篮球评论员苏群也是表示,著名主持人魏笑新婚24小时离世,丈夫至今未娶,父亲仍在怀念她都说世事无常,且行且珍惜,对于著名主持人魏笑来说,她短暂而美丽的一生让许多人难忘,虽然她没有央视主持人那样高的人气和知名度,但在安徽无锡和芜湖两个地方的观众,都对她有着深刻的印象。吴亦凡案始末在吴亦凡被刑拘100多天后,终于有了最新的消息。法院判定为防止财产转移,决定冻结他旗下两家公司价值1775万元的财产。财产被冻结,接下来就要看法律判他多少年了。作为一个艺人和公众人康辉哽咽,撒贝宁落泪,朱迅痛哭人这一生,只欠父母作者洞见muye岁月无情,时光已老。人这一生,只欠父母01hr朗读者最新一期节目,邀请了康辉做嘉宾。节目里,董卿拿出一张康辉和母亲的合照,下面注有一行小字因为没有近期和妈妈的合影,中国建造第2台印钞机,斥资近1800亿,预计明年投产导语三峡大坝建成后,凭借它庞大的建筑规模,建筑投资闻名世界,而在今天,三峡大坝靠它的发电量引得世界关注2020年,三峡大坝的全年发电量为1118亿千瓦,按照每度电0。5元计算,每年11月汽车经销商库存再提升,全年销售压力不减,流通协会预判车市供求关系正发生逆变每经记者董天意每经编辑范文清随着芯片短缺问题的缓解,汽车供应紧张状态已有明显改善。中国汽车流通协会(以下简称流通协会)发布的最新一期中国汽车经销商库存预警指数调查VIA(Vehic86年黄克诚追悼会,唐棣华看悼词后删掉几句话我们还是尊重他吧黄克诚将军与夫人唐棣华相识于抗战时期,自从结婚开始,唐棣华就很少与丈夫安安稳稳的在一起。即便如此,对于自己的丈夫,唐棣华却始终能够理解,夫妻两人相濡以沫,共同携手走过了许多难忘的岁重回1937年你会和他们一样吗抗日战争对我国有着深远的影响,日本国家借着大东亚共荣的谎言对我国展开了一系列侵略暴行。熟悉历史的人都知道,日本军队之所以难打,并不是因为他们拥有先进的武装或是视死如归的精神。而是因京声京视诵读红色故事彰显延庆力量2021年6月起,延庆区融媒体中心推出了系列音频栏目我是红色故事朗读者。节目在朗读者的带领下,与听众一同重温英雄故事,回望峥嵘岁月,砥砺奋斗初心,营造了浓厚的党史学习教育舆论氛围。