广义相对论宇宙学与天体物理
天体物理学与宇宙学的关联研究
天体物理学与宇宙学的关联研究天体物理学和宇宙学是两个紧密相关的学科领域。
天体物理学研究宇宙中的天体，包括恒星、行星、星系等天体的性质和演化规律。
而宇宙学则关注整个宇宙的起源、演化和结构。
天体物理学和宇宙学的研究相互交织，相辅相成，共同推动了我们对宇宙的理解。
一、宇宙学的基础宇宙学研究的对象是整个宇宙。
现代宇宙学的基础是爱因斯坦的广义相对论，它描述了宇宙的引力和时空结构。
广义相对论通过引力场方程给出了引力的数学描述，揭示了物质和能量如何塑造时空的曲率。
通过研究宇宙的动力学和时空结构，宇宙学探索了宇宙的起源、演化以及未来的命运。
二、天体物理学的发展天体物理学是研究宇宙中天体的物理特性和规律的学科。
它涵盖了广泛的研究领域，包括恒星物理学、行星物理学、宇宙射线物理学等。
天体物理学家使用天文观测和理论模型来解释恒星的能量产生机制、行星的形成和演化过程，以及宇宙中其他天体的性质。
三、天体物理学与宇宙学的联系天体物理学和宇宙学在研究方法和目标上有许多共同点。
宇宙学的研究需要天体物理学的观测数据和理论模型作为支撑，而天体物理学的研究则有助于提供宇宙学的基础知识和实证依据。
例如，通过观测恒星的亮度和色彩分布，天体物理学家可以研究宇宙的年龄和演化速率，为宇宙学提供重要的时间尺度。
此外，天体物理学还通过观测宇宙微波背景辐射等宇宙学证据，验证了宇宙大爆炸理论和暗能量等重要概念。
四、现代研究进展随着观测技术和理论模型的不断发展，天体物理学和宇宙学的研究取得了许多重要的进展。
例如，通过全天候巡天观测，我们发现了许多新的恒星和星系，揭示了宇宙的丰富多样性。
近年来，引力波探测成为天体物理学的重要突破，通过探测黑洞合并事件，我们验证了广义相对论的预言，并对宇宙的引力波背景进行了研究。
此外，通过研究暗物质和暗能量，我们探索了宇宙的结构演化和扩张加速机制。
总结天体物理学和宇宙学的关联研究为我们理解宇宙的起源、演化和结构提供了重要的科学见解。
广义相对论的原理和应用
广义相对论的原理和应用1. 原理介绍广义相对论是由爱因斯坦于1915年提出的一种描述引力的理论。
它基于一个基本假设：引力是由物体之间的曲率造成的，而非牛顿引力定律所描述的吸引力。
这个理论是爱因斯坦对引力的一种全新的解释，它与牛顿力学的观念存在着根本的不同。
广义相对论的核心原理可以简要概括为以下几点：•引力是由物体所产生的时空曲率引起的，物体越质量大，曲率越强。
•物体沿着最小作用量原理（也称为哈密尔顿原理）所描述的最短路径移动。
•时空的度量以及物体的运动状态可以通过解爱因斯坦场方程来描述。
2. 应用领域2.1 天体物理学广义相对论在天体物理学领域有着广泛的应用。
通过广义相对论，我们可以更准确地描述和解释黑洞、中子星等极端天体存在的现象。
例如，黑洞的产生和演化、黑洞吸积盘的性质以及引力波的产生等现象都可以用广义相对论来解释。
2.2 时空引力波的探测时空引力波是广义相对论的一个重要预测，并且在2015年得到了实验验证。
引力波的探测对于广义相对论的验证以及宇宙学和天体物理学的研究都具有重要意义。
利用引力波的探测，我们可以更深入地研究黑洞的合并、中子星的碰撞等宇宙现象。
2.3 宇宙学广义相对论对宇宙学的影响非常大。
它提供了我们理解宇宙起源和发展的理论框架。
宇宙大爆炸理论和暗能量、暗物质问题等都与广义相对论密切相关。
通过对广义相对论的研究，我们可以更好地理解宇宙的演化以及其中发生的各种物理现象。
3. 广义相对论的发展广义相对论在过去的百年里得到了不断的验证和发展。
它的数学形式变得越来越严密，理论的预测也得到了多次实验证实。
此外，广义相对论还与其他物理学理论如量子力学进行结合，构建了量子引力理论，这是一个解释微观和宏观世界统一的领域。
4. 结语广义相对论是自然界中最重要的理论之一，它对引力的描述以及应用领域的研究都具有重要的意义。
从天体物理学到宇宙学，从黑洞到引力波，广义相对论为我们揭示了一个全新的物理世界。
广义相对论的现代应用与验证方法讨论
广义相对论的现代应用与验证方法讨论广义相对论（General Theory of Relativity）是爱因斯坦于1915年提出的一种重力理论，它对于解释天体运动轨迹、预测时空弯曲以及黑洞存在等方面发挥了重要作用。
在当代科学研究中，广义相对论不仅仅是理论物理学中的基础理论，也在许多实际应用中发挥了关键作用。
本文将讨论广义相对论的现代应用及其验证方法。
广义相对论将质量和能量与时空的弯曲联系在一起，提出了一种理论框架，能够解释引力的产生机制。
它通过描述物体在弯曲时空中的运动轨迹，揭示了引力如何影响物体的运动。
这一理论对于宇宙学的研究、引力波探测、卫星导航系统等都有着重要应用。
首先，广义相对论在宇宙学和天体物理学中有着广泛的应用。
宇宙学研究关注宇宙的起源和演化，广义相对论提供了解释宇宙膨胀和形成结构的重要理论基础。
根据广义相对论，宇宙的几何形状取决于其内部的物质能量分布，从而影响宇宙的发展历程。
此外，广义相对论的理论也被用于解释引力透镜现象，即质量分布会弯曲光线的传播路径，导致天体的观测位置发生偏移。
这种现象在强引力场附近的恒星或星系周围非常明显，在宇宙学和天体物理学中被广泛利用。
其次，广义相对论的另一个重要应用就是引力波探测。
引力波是时空弯曲产生的扰动，它们在传播时可以携带着关于宇宙的重要信息。
广义相对论预测了引力波的存在，但直到2015年才首次成功探测到引力波信号。
通过利用先进的激光干涉仪等技术，科学家们能够探测到来自于两个黑洞合并或中子星碰撞等强引力场事件产生的引力波。
引力波探测不仅仅是对广义相对论的验证，也为我们理解宇宙的演化提供了全新的手段。
在实践应用方面，广义相对论在卫星导航系统中也发挥了重要作用。
现代卫星导航系统如GPS是基于测量卫星和接收机之间信号传播时间差来确定位置的，而广义相对论的存在弯曲时空的概念需要被考虑进去。
由于卫星在地球表面一直处于高速运动和强引力场中，所以时钟的运行速度会发生变化，这也会产生位置定位误差。
爱因斯坦的主要贡献
爱因斯坦的主要贡献爱因斯坦是20世纪最伟大的科学家之一，在物理学领域做出了许多重大贡献。
他的主要贡献涵盖了相对论、光量子说和大爆炸理论。
首先，爱因斯坦最著名的贡献之一是相对论。
相对论是爱因斯坦在1905年提出的理论，包括狭义相对论和广义相对论。
狭义相对论改变了我们对时空结构和物理规律的理解。
它解释了在高速运动中时间和空间的变化，其中包括时间的相对性和钟慢效应。
同时，狭义相对论还提出了质能等效原理，即著名的E=mc²公式，表明质量和能量之间存在等效关系。
对狭义相对论的贡献使得我们能够更好地理解高速相对运动下的物理现象。
广义相对论是爱因斯坦在1915年提出的理论，进一步深化了相对论的基础。
广义相对论解释了引力是由物质和能量弯曲时空而产生的，这是著名的引力弯曲时空说。
它通过爱因斯坦场方程式描述了引力的运动和变化。
广义相对论在天体物理学和宇宙学中具有广泛的应用，例如黑洞、引力波和宇宙膨胀等现象的解释，既有理论上的推测，也有实验上的验证。
其次，爱因斯坦在光量子说的发展上也做出了重要的贡献。
在20世纪初，物理学界一直认为光是电磁波，遵循波动理论。
然而，爱因斯坦在1905年的论文中提出，光也具有粒子性质，即光量子说。
他解释了光电效应，即当光照射到某些物质表面时，会释放出电子。
这一发现对于量子力学的发展有着重大影响，推动了后来对于微粒子行为的研究。
最后，爱因斯坦对宇宙起源的理解也做出了重要的贡献。
他提出了大爆炸理论，即宇宙起源于一个初始的物质点，然后发生了大爆炸，并不断膨胀至今。
这一理论对于宇宙学的发展有着重大影响，为我们对于宇宙演化的认知提供了基础。
总而言之，爱因斯坦的主要贡献包括相对论、光量子说和大爆炸理论。
他的理论在物理学领域取得了革命性的突破，不仅深刻影响了当时的科学界，而且对于现代物理学的发展产生了持久影响。
他通过自己的工作极大地推动了人类对于宇宙和自然规律的理解。
广义相对论的发展历程及其应用
广义相对论的发展历程及其应用广义相对论是爱因斯坦在1915年提出的一种关于引力的理论，他认为引力是由物体所造成的空间弯曲而产生的，这个理论是一种非常深刻的观念变革，因为之前的物理学理论中都假设物体运动存在于一个非曲率的欧几里德空间中。
广义相对论理论的发展历程是一个充满挑战的旅程，涉及到了包括诸如引力波和黑洞等一系列的可观察现象。
下面我们将会对广义相对论的发展历程以及应用进行探讨。
广义相对论的发展众所周知，爱因斯坦以及他的理论贡献在当时是异常受到质疑的，各个领域的科学家一直在质疑他的理论是否实际应用而且是否正确，而事实证明，他的理论是正确的。
爱因斯坦首先提出了太阳的引力会让光线发生偏转的观点，在后来的日食观测实验中得到了论证。
这一理论还预言了引力红移、初级黑洞、中微子以及时间慢化等一系列预言，而这些观测预言的证据陆续被实际观察到并得到了证实。
天体物理学领域的工作者发现其模型可以很好地应用于天体物理学领域。
利用广义相对论的基础理论，天文学家已经可以解释由于引力波带来的彩星合并事件中的大量数据，并计算出彩星的质量、距离以及光谱等信息。
除此之外，广义相对论理论的发展还深深地影响了现代天文学的余弦学派。
这些学派认为，宇宙的结构和宇宙学参数可以通过广义相对论模型来更好地解释。
广义相对论的应用广义相对论不但在理论层面上有重要贡献，在实际应用中也扮演着重要的角色。
我们不妨考虑一些最具代表性的应用案例。
首先是GPS定位系统，全球定位系统依赖于精度极高的时间计算，而时间计算准确度实际上在很大程度上依赖于运用了广义相对论的技术，否则将会导致GPS定位失准。
其次是类星体成像技术，利用广义相对论中的黑洞概念和超大质量引力中心来解释类星体的物理现象，光子的路径和流动可以类比为物体在空间中的运动方式。
得益于对于相对论的深入理解，科学家们已经得以利用这些理解来发现新的物理规律并破解之前乍一看无法解决的问题。
最后是天体时钟观测，高精度的探测器可以在地球轨道上进行不断的瞬时观测，以来自各样源的预测位置激光来测量具体的时间差波动。
物理学的分支与重要学科
物理学的分支与重要学科物理学是自然科学的重要分支，研究物质、能量和它们之间的相互作用。
它涉及到广泛而复杂的领域，被各个学科所广泛运用和应用。
本文将介绍物理学的几个重要分支以及它们在科学研究和日常生活中的应用。
一、经典物理学1. 力学力学是研究物体运动和相互作用的学科。
它分为经典力学和量子力学两个主要分支。
经典力学研究物体的运动规律，包括牛顿力学和拉格朗日力学等。
在日常生活中，力学的原理被广泛应用于工程学、航天学和汽车制造等领域。
2. 热力学热力学是研究热和功的关系以及它们对物质性质的影响的学科。
它研究热能的传递、转化和守恒定律等。
热力学的应用包括能源技术、热机的设计和热传导的研究等。
3. 电磁学电磁学是研究电荷、电场和磁场等现象的学科。
它包括电动力学、磁学和电磁辐射等分支。
在现代科技中，电磁学的应用非常广泛，包括电力系统、电子技术和通信技术等。
二、现代物理学1. 相对论狭义相对论和广义相对论是爱因斯坦的两个重要理论。
狭义相对论研究运动的物体和相对观测者之间的关系，广义相对论则研究引力的来源和宇宙结构等。
这些理论对宇宙学和高能物理学有重要影响。
2. 量子力学量子力学是研究微观世界中粒子的行为和性质的学科。
它解释了原子和分子的结构，研究了粒子的波粒二象性和量子力学的基本方程。
量子力学对材料科学、纳米技术和量子计算等领域具有重要意义。
三、应用物理学1. 材料物理学材料物理学研究材料的性质、结构和功能。
它为新型材料的开发和应用提供了基础。
材料物理学在能源、电子、光学和生物医学等领域有广泛应用。
2. 生物物理学生物物理学研究生物体中的物理过程与生命现象之间的关系。
它应用物理学的方法和理论分析生物体的结构、功能和运动等。
生物物理学对医学和生物科学的发展有重要贡献。
3. 天体物理学天体物理学研究宇宙中的天体和宇宙学原理。
它研究星系、行星、恒星和宇宙大爆炸等现象。
天体物理学的发展有助于我们了解宇宙的起源、演化和结构。
广义相对论与天体物理
- the ability to derive basic equations,
- fine interpretation of various phenomena in the relativistic astrophysics,
A First Course in General Relativity,Bernard Schutz,Cambridge University Press,2009,Gravity: An Introduction to Einstein’s General Relativity,James Hartle,Pearson,2003,Spacetime and Geometry,Sean Carroll,Pearson,2004,Gravitation and Cosmology,Steven Weinberg,John Wiley & Sons, Inc.,1972,
开课院系
物理学院
通选课领域
是否属于艺术与美育
否
平台课性质
平台课类型
授课语言
中文
教材
广义相对论引论,俞允强,北京大学出版社,199702,2,7301033176；
General Relativity with Applications to Astrophysics,Norbert Straumann,Springer,2004,1,978-3642060137；
如今，全球有物理学专业的知名大学几乎都会涉及到广义相对论或者相关学科的教学。北京大学的天体物理学专业、理论物理学专业的学生对于这方面的知识也是非常必需的。其他专业的学生也有意了解广义相对论的内容。本门课程将满足学生这方面的需求，为学生今后从事与引力相关的科学研究奠定基础，并对相关学科提供必需的理论支持，适合国家发展科技强国的大方向。
广义相对论和宇宙学
广义相对论和宇宙学广义相对论是由爱因斯坦在1915年提出的一个理论，这个理论给出了物质和重力之间的关系。
它是现代物理学中最具有革命性的理论之一，也是我们对宇宙和宇宙学的研究的关键。
广义相对论形成了一个非常重要的思想框架，这个框架用于研究宇宙结构和演化的基础。
广义相对论描述了一种不同于牛顿力学的宇宙观，这个宇宙观随着时空之间的扭曲而变化。
这种扭曲的结果是物质在时空中沿着特定的轨迹运动，而不是像牛顿力学中一样被一个给定的力所驱动。
在广义相对论提出之前，牛顿力学一直被用来解释天体物理。
但是，当科学家试图用牛顿力学来解释太阳系和宇宙的特性时，这种理论显然无法解释许多观测到的现象。
例如，牛顿力学无法解释水星外轨道的进动，以及宇宙中物体的运动路径为什么不是直行的等等。
因此，爱因斯坦提出了广义相对论，从而解释了这些观测到的现象。
广义相对论的核心是描述质量和能量对时空的扭曲和影响。
它表明，物体的质量和能量会弯曲周围的时空，从而产生一个扭曲的场（引力）。
这种场会影响周围的物质和光线，使得它们分别按照各自不同的扭曲路径运动。
例如，太阳质量的引力会扭曲它周围的时空，这会影响地球的运动和光线的路径，从而使得地球沿着轨道运动。
广义相对论的另一个重要方面是黑洞的描述。
黑洞是由极高密度和引力产生的物体。
广义相对论表明，黑洞的质量和引力会使周围的时空弯曲得非常强烈，以至于物质和光线将特别受影响，无法逃脱黑洞。
黑洞的存在还可以解释宇宙中的其他现象，例如引力透镜效应、激波和高能宇宙射线等等。
宇宙学也是广义相对论的研究领域之一。
广义相对论不仅可以用于研究地球附近的天体物理现象，还可以用于研究宇宙中的现象。
例如，通过广义相对论，科学家可以解释宇宙加速膨胀的现象。
这个现象表明，宇宙中所有的物体都在向外扩散，这意味着整个宇宙正在以一个更快的速度膨胀。
广义相对论可以用于研究这个现象的原因，并预测宇宙未来的演化。
另一个宇宙学中广义相对论的应用是研究引力波。
广义相对论adm
广义相对论adm广义相对论 ADM广义相对论是由爱因斯坦在20世纪初提出的一种重要的物理理论，它描述了时空的弯曲和质量与能量的相互作用。
广义相对论是经典物理学中的一个重要分支，其广泛应用于宇宙学、天体物理学和引力波探测等领域。
本文将介绍广义相对论的ADM分解，以及这一分解在求解动力学和约束方程中的应用。
一、ADM分解介绍ADM分解是对广义相对论场方程的一种形式化处理方法，它基于时空的分离和局域参考系的选择。
ADM分解的核心思想是将时空分为三维空间和一维时间，并将时空的度规表示为时间和空间的度规之和。
具体而言，ADM分解将时空度规gμν分解为：g00、g0i和gij。
其中，g00表示时间的演化，g0i表示时间和空间之间的混合，gij表示三维空间的度规。
二、ADM约束方程ADM分解中的两个关键方程称为ADM约束方程，分别是汉密尔顿约束方程和动量约束方程。
汉密尔顿约束方程是由广义相对论场方程中的时间部分导出的，它描述了时空的局域守恒。
动量约束方程是由广义相对论场方程中的空间部分导出的，它描述了时空的局域不变形。
这两个约束方程是广义相对论的重要性质，对于求解动力学和研究引力场的性质具有重要意义。
三、ADM分解的应用ADM分解在广义相对论的研究中具有广泛的应用。
首先，ADM分解可以用于求解广义相对论的动力学方程，即描述时空演化的方程。
通过将时空度规的分解代入广义相对论场方程，可以得到描述时空演化的方程组，进而研究时空的变化和发展。
其次，ADM分解可以用于求解初始条件和边界条件。
由于广义相对论的非线性性质，初始条件和边界条件对求解和预测时空的演化具有重要影响，而ADM分解可以提供一种有效的途径来确定初始条件和边界条件。
此外，ADM分解还可以用于分析引力波的传播和探测。
引力波是由于质量和能量的震荡而产生的时空扰动，通过ADM分解可以研究引力波的粒子特性和探测方法。
四、小结广义相对论ADM分解是对时空的分离和局域参考系的选择方法，它将时空度规分解为时间和空间的部分，并通过汉密尔顿约束方程和动量约束方程描述了时空的局域守恒和局域不变形。
物理学中的广义相对论及其宇宙学应用
物理学中的广义相对论及其宇宙学应用广义相对论（General Theory of Relativity），是爱因斯坦在1915年提出的一种描述引力场和物质运动的理论。
相对论方程具有协变性，即具有物理特征在各参考系中不变化的数学性质，因此在描述天体物理学中具有重要的意义。
引力是广义相对论的核心概念，其基本原则是等效原理，即质量和惯性相等。
在广义相对论中，物体的质量和惯性质量不同，引力作用可以看做是空间几何和物体运动相互影响的结果。
这种理论对引力的描述比牛顿引力理论更为准确和全面。
广义相对论的重要成果之一是黑洞理论，靠近黑洞的物体会受到强大的引力，甚至无法逃离。
黑洞被认为是宇宙中最神秘的天体之一，已经成为国际天文学研究的重要领域。
此外，广义相对论还揭示了引力波的存在，即物体在运动中会产生可观测的空间弯曲，类似于水波。
广义相对论在宇宙学的应用最为广泛，宇宙学是研究宇宙的起源、演化和结构的科学。
在宇宙学中，广义相对论被用于描述宇宙结构和宇宙学原理。
宇宙结构包括宇宙的形态、大小和组成，宇宙学原理包括宇宙的演化规律和未来发展趋势。
宇宙学中广义相对论的一个重要应用是定量描述宇宙膨胀的运动。
根据广义相对论，宇宙膨胀可以看做是引力场对质点和光线运动的影响。
爱因斯坦方程组描述了宇宙中物质分布和能量流动与引力场的相互作用。
这些方程被广泛用于研究宇宙的膨胀历史和结构演化。
宇宙学中广义相对论的另一种应用是研究暗物质和暗能量。
据估计，宇宙中有大量物质的存在，而这种物质与光线不产生相互作用，因此被称作暗物质。
暗能量则是研究宇宙大规模结构和变化的关键因素，如宇宙加速膨胀和宇宙微波背景辐射的存在。
广义相对论通过描述引力场与物质的相互作用，为探索暗物质和暗能量提供了重要的工具。
总之，广义相对论是一种描述引力和物质运动的重要理论，对黑洞和引力波等天体物理学领域产生了巨大的影响。
在宇宙学中，广义相对论被广泛用于研究宇宙的膨胀、结构和进化规律。
所有高级物理知识点总结
所有高级物理知识点总结物理学是自然科学中的一门基础学科，它探讨的是物质的运动和相互作用规律。
在物理学的领域中，高级物理是指深入研究物质结构和相互作用的学科，它涉及到了相对论、量子物理、原子物理、高能物理等领域。
本文将对高级物理知识点进行总结，以帮助读者对这一学科有一个全面的了解。
一、相对论相对论是爱因斯坦创立的一种理论物理学说，它描述了高速运动的物体和强引力场下物体的运动规律。
相对论主要包括狭义相对论和广义相对论两个方面。
狭义相对论主要研究了物体在高速运动下的时间和空间的变换规律。
在相对论中，时间和空间不再是绝对的，而是与观察者的运动状态有关。
狭义相对论提出了著名的相对论质量概念，即质量随着物体的运动状态而变化，同时还提出了著名的质能关系公式E=mc^2。
这一公式揭示了能量和质量之间的等价关系，是相对论的一个重要成果。
广义相对论则是爱因斯坦在狭义相对论的基础上进一步发展而来的理论，它是描述引力现象的基本理论。
广义相对论揭示了物质和能量影响时空的结构，提出了著名的引力场方程，描述了质点在引力场中的运动规律。
广义相对论对于黑洞、宇宙膨胀等重要现象的解释具有重要的意义。
相对论的研究成果对于现代物理学的发展产生了深远的影响，不仅在实验物理和理论物理中得到了验证，还推动了量子力学和场论等新兴学科的发展。
二、量子力学量子力学是20世纪初发展起来的一种物理学说，它描述了微观世界中微观粒子的运动和相互作用规律。
量子力学的基本观点是量子化现象，即微观粒子的能量和动量不再是连续的，而是以量子的形式存在。
量子力学的基本方程是薛定谔方程，它描述了微观粒子的波函数随时间的演化规律。
根据波函数的性质，量子力学提出了一系列概率性的观测规律，比如测不准原理和量子纠缠等。
在量子力学中，著名的双缝实验揭示了波粒二象性，即微观粒子既具有波动性又具有粒子性。
这一现象对于量子力学的理论体系具有重要的启发作用，也为后续量子力学的深入研究提供了重要的实验基础。
物理的经典的25个问题
物理的经典的25个问题 1. 宇宙起源：宇宙学观测表明宇宙是膨胀着的。
通过对微波背景辐射和宇宙⼤尺度结构等的观测，宇宙的历史可以追溯到极早期发⽣的⼤爆炸。
我们所知的基本物理，⽐如⼴义相对论和粒⼦物理标准模型，在那⾥都不适⽤。
为理解宇宙起源，需要了解⼤爆炸时期的基本物理。
2. 暗物质的本质：现代宇宙学观测表明宇宙中存在暗物质和暗能量。
但是它们的起源仍然是个谜。
3. 暗能量的本质。
4. 恒星、⾏星的形成：天体的形成是天体物理学中的重要问题。
适合⽣物存在的⾏星，在银河系中出现的⼏率到底是多少？ 5. ⼴义相对论：⼴义相对论在所有尺度上都是正确的吗？ 6. 量⼦⼒学：量⼦⼒学取得了巨⼤成功，但它描述的是⾃然的最终理论吗？也许它会在很⼩的距离上和⾮常复杂的系统中失效，是否可⽤来描绘整个宇宙也还值得探讨。
7. 标准模型：粒⼦物理标准模型⽆疑极为成功，但⼈们并没有理解夸克和轻⼦的质量混合的物理起源和中微⼦的质量等。
8. 超对称：存在低能超对称吗？超对称伴⼦的质量谱是？ 9. 量⼦⾊动⼒学(QCD)：量⼦⾊动⼒学可以完全求解吗？ 10. 弦论：超弦理论是⼀个有望成功地统⼀⾃然相互作⽤的理论，但它到底是什么？ 11. 时空的观念：时空是什么？超弦理论最终可能会放弃时间和空间这两个概念。
12. 物理理论是否与环境相关：物理的基本参数和规律都可以计算，还是仅由历史的或量⼦的偶然性决定，或者是由⼈择原理来确定？景观的图像是对的吗？ 13. 新物态：存在常规实验可探查的⼀般⾮费⽶流体⾏为吗? 14. 复杂性：对⼀般的复杂⼤系统⽽⾔，其内在的混沌特性决定了系统的不可预测性。
如何运⽤计算⼿段来分析这类系统、鉴别哪些特征？ 15. 量⼦计算机：如何防⽌量⼦计算中的“退相⼲”？如何实际制造量⼦计算机？ 16. 物理学的应⽤：如何得到室温甚⾄室温以上的超导材料？如何⽤电⼦材料(如半导体)制造室温铁磁体？ 17. 理论⽣物学：⽣物学的`理论是什么？理论物理学有助于⽣物学研究吗？需要新的数学吗？如何描述⽣物体这样呈现出多时间尺度动⼒学的体系？ 18. 基因组学：物理学家如何参与基因组的“解密”？可能拥有⼀个定量的、可预测的进化理论吗？甚⾄能否直接从基因组出发“计算”有机体的形状？ 19. 意识的研究：记忆和意识后⾯的⾃组织原则是什么？有可能在幼⼉期测量到意识的发⽣吗？什么时候？如何发⽣？如何测量？能否制造⼀个具有“⾃由意志”的机器？ 20. 计算物理学：计算机能代替解析计算吗？如果是，那么将来物理学家所受的训练该如何相应改变？ 21. 物理学的分化：物理学⾃⾝发展⽇益分化，如何⾯对这种状况？ 22. 还原论：是否应该怀疑这个物理学的根本逻辑？是否保持⼀个开放的态度？ 23. “理论”应该扮演何种⾓⾊：“理论”是否应仅仅*实验来判断正误，或者应该是由基本物理原理发展出来的对⾃然“更⾼”层次的理解，⽽可以不顾及是否能在实际中实现？在对复杂系统的细节描述中，如何估价物理学家⼀贯坚持的“简洁性”和数学“优美性”等原则？ 24. 物理学未来发展中潜在的危险：如何⾯对越来越⼤、越来越难以实现的物理学实验计划？在这种形式下，新的研究途径该是的？理论在探索⾃然⽅⾯应该起什么作⽤？ 25. 物理学是否仍将是最重要的科学？【物理的经典的25个问题】。
基础科学知识简介
国力的竞争将更加依靠持续的科学创新。拥有充足的基础研究成果和大批高水平的创新人才，是一个国家跻身世界强国之列的根本保障。基础研究是具有重大战略意义的国家资源，重视和加强基础研究已经成为当今世界各国科学技术发展的战略重点。 1．基础研究是推动人类文明进步的内在动力 人类在探寻规律和追求真理的过程中凝结而成的科学与人文精神，以及基础研究所汇集的智慧结晶，促进了人类思想的一次又一次的解放。20 世纪，相对论、量子力学、DNA模型的建立，形成了人类崭新的时空观、运动观和物质观，对于推动人类文明进步具有十分深远的意义。 在物质科学领域，对“暗物质”和“暗能量”的最终认识和理解将对整个自然科学和哲学的发展产生难以估量的影响；在生命科学领域，人类基因组计划的完成和非编码RNA功能的发现，标志着人类进入从整体和定量化的角度揭示生命奥秘的新阶段；在信息科学领域，信息处理量爆炸性增长的需求，推动着微电子技术快速向纳米、分子以至更微观的层次推进，正在孕育着一次深刻的技术革命；在地球科学领域，观测、模拟、试验等新研究手段迅速发展，深化了对我们赖以生存的地球的认识，并对解决人类社会可持续发展中面临的资源、环境、灾害等问题产生重大影响；作为对现实世界数与形进行简洁、高效、优美、抽象描述的数学正在向几乎所有的知识领域推进，将为其它学科的发展起到不可取代的作用。基础研究使人类对客观世界的认识不断地超越和深化，成为人类文明进步新的内在动力。 科学发展呈现出多元化和多样性的特征，整体论和还原论相互融合，宇观、宏观、介观和微观研究共同发展，科学王国中各种深层次矛盾不断显现，预示着新一轮科学革命的来临，带来了新的机遇和挑战。加强知识积累和人才储备, 从源头上抢占未来社会发展的先机，是迎接未来科学革命的重要准备。努力实现基础研究的繁荣和发展，加快创新人才的积累，大幅提升自主创新能力，从根本上缩小与世界发达国家在科学和技术方面的差距，是面向未来、实现中华民族伟大复兴、最终跻身世界强国之列的重大战略抉择。 2．基础研究是实现国家发展战略目标的重要途径 基础研究的重大突破不仅有助于丰富人类知识发现的宝库，而且有助于推进经济社会发展、提高国家创新能力和国家核心竞争力，基础研究服务于国家发展战略目标的社会经济功能日益突出。 基础研究成果具有超前性，基础研究的重大突破对提高人们认识世界和改造世界的能力，对高新技术产业的形成、经济发展与社会进步，乃至人们的生活方式，都将产生深刻的影响和引领作用。基础研究是高新技术的源泉，为技术进步不断开辟新的方向，促进新兴产业的形成。与此同时，技术进步为基础研究提出大量新需求，也为基础研究提供新的研究手段和新的方法技术，推动基础研究的加速发展。 “十一五”期间，我国经济社会将以持续、协调、和谐发展为目标，大力建设创新型国家，逐步实现经济增长方式的根本性转变。基础研究必须坚持科学发展观，从国家现实的紧迫需求和今后可持续发展的战略需求出发，或全面提升国家创新能力，解决一批国家经济与社会发展中的关键科学问题，解决一批国民经济与社会发展中的关键科学问题，为建立资源节约型、环境友好型的发展新模式做出基础性、战略性的贡献，充分发挥“引领未来”的历史使命。 3．我国基础研究的现状及存在的主要问题 改革开放以来，国家采取一系列有力措施支持基础研究，加强宏观管理与协调，改善研究环境，组织实施各类基础研究计划，形成了一支稳定的研究队伍，取得了一批重要的成果。我国基础研究整体水平显著提高，初步实现从跟踪向原始性创新、从量的扩张向质的提高的转变。 基础研究投入增幅较大。“十五”期间，国家通过组织实施国家重点基础研究发展计划（973计划）、国家自然科学基金、知识创新工程试点、21世纪教育振兴行动计划、国家重点实验室、国家重大科学工程、科技基础条件平台建设及科技基础性工作和社会公益性研究等专项计划，增加了对基础研究的投入。2001-2005年，全国基础研究经费总投入465.5亿元，年均增长19.4%，2005年达到131.2亿元，较2000年的46.7亿元增长了180.9%*。 我国科技论文的数量和质量均有较大提高，中国科学家的学术影响力大幅提升。我国科学家在国际高水平期刊上发表的论文数量激增，其中材料科学、数学、化学和物理学等学科领域的产出占有较高比重，生命科学正在以超乎常规的速度发展**。SCI收录的我国科学论文从1997年起以年均19%的速度递增，2004年达到5.74万篇，居世界第5位（2000年位居第8位）。
物理学理论物理学知识点
物理学理论物理学知识点物理学是自然科学的一门重要学科，其研究对象是物质、能量以及它们之间的相互作用关系。
理论物理学是物理学的一个分支，主要研究物理学的基本原理和理论。
在本文中，我们将介绍一些物理学理论物理学的知识点。
一、相对论相对论是指爱因斯坦在20世纪初创立的一套物理学理论，主要包括狭义相对论和广义相对论。
狭义相对论主要研究运动的物体在高速运动时的性质变化，引入了相对论性质量和时间膨胀等概念；广义相对论则描述了引力的本质，提出了时空弯曲的概念。
二、量子力学量子力学是描述微观世界的物理学理论，研究微观粒子的运动和性质。
它引入了波粒二象性的概念，描述了粒子的波动性和粒子性之间的转换关系。
量子力学在原子物理、分子物理以及凝聚态物理等领域有广泛应用。
三、统计力学统计力学是描述大规模系统的物理学理论，通过对大量微观粒子的统计分析，研究宏观系统的性质和行为。
统计力学可以解释热力学原理，并提供了描述物质相变的理论基础。
四、场论场论是一种用场的概念来描述物质和能量的理论。
场可以看作是时空中各点上的物理量的函数，如电场、磁场、引力场等。
场论在粒子物理学中有重要应用，可以描述基本粒子的相互作用和转换。
五、量子场论量子场论是将量子力学和场论相结合的一种理论，可以描述基本粒子的量子力学性质和场的相互作用。
它是粒子物理学的核心理论，解释了基本粒子之间的相互作用和粒子的衰变过程。
六、宇宙学宇宙学是研究宇宙起源、演化和结构的学科，主要涉及广义相对论和天体物理学。
它研究宇宙中的星系、恒星、行星等天体，并探讨宇宙的大尺度结构和演化。
七、量子力学的应用量子力学在现代科技中有广泛应用，如量子计算、量子通信、量子传感等。
量子计算利用了量子叠加态和量子纠缠的特性，可以进行更高效的计算；量子通信利用了量子隐形传态和量子密钥分发等技术，保证信息的安全性。
总结：以上是物理学理论物理学的一些知识点，涉及了相对论、量子力学、统计力学、场论、量子场论、宇宙学以及量子力学的应用等内容。
广义相对论在天体物理学研究中的应用
广义相对论在天体物理学研究中的应用广义相对论是现代物理学中的重要理论，它描述了引力场产生的机制，并在研究黑洞、宇宙等领域发挥了重要作用。
本文将从天体物理学的角度出发，介绍广义相对论在天体物理学研究中的应用。
一、引力波探测器引力波是广义相对论预测的一种波动，可以由质量重大的天体（如黑洞、中子星）的运动或碰撞产生。
引力波的探测是天体物理学的一大挑战，也是广义相对论应用的一项重要领域。
2015年，LIGO实验组公布了首次探测到引力波的成果，这标志着引力波探测技术取得了突破性进展。
LIGO实验组是利用两个相距约3000公里的激光干涉仪探测引力波的，而探测成功的引力波源来自两个质量约30倍于太阳质量的黑洞合并，这也是证实黑洞合并事件存在的首次直接观测。
除了LIGO，国际上还有其他类似的引力波探测器，如欧洲引力波天文台和日本引力波天文台等。
这些探测器的建立和运行都是广义相对论在天体物理学中的重要应用，它们不仅能探测到引力波，还有助于对引力波的物理特性进行研究。
二、黑洞和类星体研究黑洞是一种极端的天体，由于它的引力场极其强大，所以对周围物质的吸积、运动等产生非常显著的效应。
广义相对论提供了描述黑洞引力场的理论基础，对于黑洞研究有着重要的意义。
类比地球产生引力场的方式，我们可以认为黑洞也是一个象征地球的球体，地球上的物体不受重力作用会直线运动，而在黑洞周围，物质也会因为黑洞强大的引力而偏离它的运动轨迹。
因此，对于黑洞周围物质的运动状态的研究，有助于我们理解黑洞的物理特性。
在黑洞研究领域，关于黑洞的两个参数——质量和自旋，是比较常用的指标。
这些参数可以通过对其周围物质的运动状态进行研究来确定。
比如，类星体是一种密集的天体，其中心往往有一个非常质量的天体（很可能是一个黑洞），类比黑洞研究中的物质运动状态，我们也可以通过研究类星体周围物质的运动状态来推测其中心天体的质量和自旋。
三、宇宙膨胀和暗物质研究宇宙膨胀是宇宙学中的重要问题之一，广义相对论提供了描述宇宙膨胀的基础理论。
物理学中的宇宙学与天体物理现象
物理学中的宇宙学与天体物理现象当我们仰望星空，那无尽的深邃和神秘总是引人遐想。
在物理学的领域中，宇宙学和天体物理学为我们揭开了宇宙中诸多奇妙现象的面纱，让我们对这个广袤无垠的宇宙有了更深刻的认识。
宇宙学，顾名思义，是研究整个宇宙的学科。
它试图回答一些最为根本的问题：宇宙是如何诞生的？它的未来又将走向何方？根据目前最被广泛接受的大爆炸理论，大约138 亿年前，宇宙从一个密度极高、温度极高的奇点开始迅速膨胀，从而形成了我们如今所看到的宇宙。
在这个过程中，物质和能量逐渐冷却和演化，形成了恒星、星系等各种天体。
而天体物理学则更加专注于研究天体的物理性质和过程。
从我们熟悉的太阳，到遥远的星系团，天体物理学家们试图通过观测和理论分析来理解这些天体的形成、结构、演化以及它们所表现出的各种现象。
让我们先来看看恒星。
恒星是宇宙中最为常见的天体之一，它们就像是宇宙中的巨大熔炉，通过核聚变将氢转化为氦，并释放出巨大的能量。
太阳就是一颗典型的恒星，它的光芒和热量给予了地球生命存在的可能。
恒星的一生经历了多个阶段，从诞生于巨大的分子云，到主序星阶段，再到最后的衰老和死亡，每个阶段都有着独特的物理过程。
当恒星内部的氢燃料消耗殆尽时，它会根据自身的质量走向不同的结局。
质量较小的恒星会膨胀成为红巨星，然后逐渐抛掉外层物质，形成一个被称为白矮星的致密天体。
而质量较大的恒星则可能经历更为剧烈的过程，如超新星爆发。
在超新星爆发时，恒星会在短时间内释放出极其巨大的能量，其亮度甚至可以超过整个星系。
爆发后的残骸可能会形成中子星，甚至是神秘的黑洞。
黑洞是天体物理学中最为神秘和令人着迷的对象之一。
由于其强大的引力，任何物质一旦进入黑洞的事件视界，就再也无法逃脱。
黑洞的存在可以通过它对周围物质的影响来间接观测到。
例如，当物质被吸入黑洞时，会形成一个围绕黑洞旋转的吸积盘，吸积盘中的物质在高速旋转和摩擦中会释放出强烈的辐射，从而被我们探测到。
除了恒星和黑洞，星系也是天体物理学研究的重要对象。
探索宇宙奥秘的启示：天文学和天体物理学的最新发现
探索宇宙奥秘的启示：天文学和天体物理学的最新发现人类对宇宙的探索是一项永恒的追求。
天文学和天体物理学作为研究宇宙的两个重要分支，不断带给我们关于宇宙奥秘的启示。
通过最新的研究和发现，我们能够更深入地了解星系、恒星、黑洞等天体，揭示宇宙的起源和演化，甚至尝试回答一些关乎我们自身存在和未来的问题。
本文将带您走进天文学和天体物理学的最新发现，一起探索宇宙的奥秘。
引言宇宙，是我们生活的广袤空间，也是我们一直以来渴望探索的领域。
天文学和天体物理学作为研究宇宙的学科，充满着无限的魅力和挑战。
通过使用现代的观测技术和理论模型，无数科学家在过去几十年中取得了惊人的成就，为我们揭示了宇宙的奥秘。
星系的演化天文学家通过研究星系的演化，揭示了宇宙中最大规模结构的形成和发展过程。
星系合并与形成星系合并是宇宙中一种常见且重要的现象。
近年来，通过使用大型望远镜和计算机模拟，天文学家发现了许多星系合并的案例。
星系合并可以导致星系变形、恒星形成、活动核心的形成等多种现象。
例如，我们所处的银河系曾经与数个小型星系发生过合并，这些合并事件对银河系的形成和进化产生了重要影响。
宇宙中的星系群与超星系团通过对星系的观测，天文学家发现星系并不是孤立存在的，它们倾向于以群的形式聚集在一起。
多个星系组成的星系群和超星系团是宇宙中最大的结构之一。
这些巨大的星系结构中包含着数十亿个恒星和大量的暗物质。
研究人员通过观测星系的分布以及测量星系间的引力相互作用，揭示了宇宙中星系的分布规律以及宇宙的大尺度结构。
恒星的演化恒星是宇宙中最基本的组成单位之一，它们的演化揭示了宇宙内部的物理过程和恒星的寿命。
恒星的诞生恒星的形成是一项复杂的过程。
通过观测星云中的密度波动、研究年轻恒星的光谱特征，天文学家揭示了恒星形成的机制。
在星云中，由于重力塌缩和自转，核心物质逐渐聚集形成一个更加致密的结构，最终形成稳定的恒星。
这一过程需要经过数百万年的演化，对我们理解宇宙的寿命和恒星演化起着重要作用。
天体物理学中的重要理论
天体物理学中的重要理论天体物理学是探究宇宙极端物理现象和宇宙起源、演化的领域，其中包含多种重要理论。
本文将探讨几个重要理论：广义相对论、暗物质、暗能量、黑洞等。
广义相对论是爱因斯坦创立的理论，是解释引力的最基本理论。
在这个理论中，引力被视为由物质对时空的弯曲所导致的，而弯曲由物质和能量分布所决定。
在广义相对论的框架下，存在强引力区域，称作黑洞。
黑洞是一种极端的天体，由于其极强引力，光线、物质、辐射都无法逃脱其吸引力。
近年来，通过探测引力波，黑洞理论得到了进一步的证实。
暗物质是物理学中的未解之谜，它是在宇宙中不存在电磁信号的物质，也就是说没有发射或吸收光线。
早期的宇宙学模型认为暗物质是暗粒子，但是随着观测技术和设备的进步，至今仍没有观测到暗物质。
然而，暗物质是宇宙结构形成的基石，因为其强大的引力作用稳定着星系和团簇。
暗能量是揭示宇宙加速膨胀的理论，它源于宇宙中一种具有特殊形式的能量场。
这种能量场的特殊之处在于，其压力和密度满足一个方程式，称为“状态方程”。
从观测结果来看，暗能量是构成宇宙能量90%以上的成分。
虽然暗能量目前还是一个未解之谜，但是其在宇宙学中的核心地位不言自明。
黑洞、暗物质、暗能量是天体物理学中的重要理论。
这些理论的发现和研究，揭示了宇宙的奥秘和物质及能量组成的结构。
探索宇宙，不仅仅是一项基础研究，也与我们的日常生活紧密相关，它引发了我们对人类自身的探讨和思考。
随着科学技术和人类智慧的不断提升，相信我们将更深入地理解宇宙的本质和奥秘。
又文艺又天体物理的名词
又文艺又天体物理的名词
又文艺又天体物理的名词
1、银河系：它是一个由百万颗恒星组成的星系，是我们太阳系所
在的属于大质量星系集团中的一部分，是人类最初发现的一个天体物
理学的奇迹。
2、引力波：它是爱因斯坦广义相对论（GTR）的一项重要预测，
说明重力场会通过时空传播，而不是仅仅停留在其所影响的物体周围，具有独特的物理特性和文艺价值。
3、宇宙学：它是一门多领域综合的学科，将物理学、历史学、地
理学、天文学、数学等编织在一起，了解构成宇宙的材料、天体物理
学和宇宙演化，形成一个文艺又具有深刻含义的主题。
4、太阳系：它是由太阳和八大行星（水星、金星、火星、木星、
土星、天王星、海王星和冥王星），以及其他小行星、卫星、彗星和
尘尘以及太阳风组成，是一个文艺又具有天体物理学意义的系统。
5、星云：它是由气体、尘埃和粒子组成的一大物质系统，分布在
星系内，由光线电磁场、热运动、电离过程组成，也是一个具有文艺
特色和天体物理学特性的体系。
6、太阳黑子：太阳黑子是一种强烈的磁场活动，发生在太阳床的
表面，具有暗淡的特性，文艺上表现出太阳床的神秘，天体物理学上
表现出它的强磁力。
7、黑洞：它是「死亡之井」，黑洞是太空里面最黑暗、最强大的
物质，它不仅具有黑暗的文艺价值，而且也有深刻的天体物理学意义，它可以影响整个宇宙的演化。
天体物理学研究的重要科学问题
天体物理学研究的重要科学问题天体物理学是研究太阳系、银河系以及宇宙其他各种天体的运动、结构、演化和性质的学科。
在现代科学发展的历程中，天体物理学发挥了极为重要的作用。
天体物理学研究的重要科学问题涵盖广泛，涉及天体物理学的各个领域，以下从宇宙学、天体物理学发展历程以及宇宙射线测量方面进行阐述。
一、宇宙学宇宙学是研究宇宙的起源、发展等问题的科学。
宇宙学的重要问题之一是宇宙的演化历程。
宇宙的演化历程可以通过观测宇宙背景辐射来研究。
宇宙背景辐射是宇宙早期的光辐射残余，这种辐射是由于宇宙大爆炸后，宇宙的温度逐渐下降，光子的平均自由程增大而形成的。
通过对宇宙背景辐射的观测，可以了解宇宙的早期演化过程，如宇宙的密度分布、早期恒星形成等问题。
另外，宇宙物质的组成、能量结构以及宇宙加速膨胀问题也是宇宙学研究中的重点。
其中，宇宙的加速膨胀问题被认为是20世纪末宇宙学领域的重大突破。
观测结果表明，宇宙正在加速膨胀，这可能源于暗能量的存在。
二、天体物理学发展历程天体物理学的发展可以追溯到人类远古时期的天文观测活动。
但是，天体物理学真正成为一门科学，是在19世纪中叶从经典物理演化到现代物理学时期的重要时期。
当时的天文物理学的主要研究内容包括行星和卫星的绕轨运动、光谱和亮度的测定以及星系结构的研究等。
20世纪初，爱因斯坦提出了广义相对论，使天体物理学有了一个更加深刻的理论基础。
随着技术的进步，特别是天文望远镜的发展，天体物理学的观测手段得到了极大的改善，各种新现象、新物理学原理层出不穷。
20世纪60年代以来，天文学和天体物理学领域开始以图像和数字的形式捕捉密集、巨大和极具多样性的宇宙现象。
三、宇宙射线测量宇宙射线是指从宇宙各处进入地球大气层的高能粒子，包括带电粒子和中性粒子。
宇宙射线的来源非常广泛，主要包括太阳和其他星系的粒子辐射、宇宙射线爆发、宇宙射线后波以及暗物质等。
宇宙射线测量可以有效地了解宇宙运动过程中发生的各种变化，对于研究宇宙的起源、演化、结构、能量和物质组成等问题有着十分重要的意义。
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《力学》电子教案
广义协变性原理
广义协变性原理—将惯性系的规律推广至任何从参考系 把狭义相对论方程中有关的物理量和微分关系（如对时间的微
分等）改换为相应的广义张量，在局部洛伦兹坐标变换下，
其规律适用一切坐标系。
狭义相对论与广义相对论的总体概述
狭义相对论：惯性参考系之间的时空和物理定律的变换规律。
(12.3-1a)
1 r 2GM 1 s 2 2 dr (1 ) dr (1 ) drA A 2 rc r
(12.3-1b)
2GM rs 2 c
(12.3-1c)
(12.3-1)式中的 dt A 和 drA 分别是指有引力场时 A 点处的标准钟和标准尺测 量一自然过程的时间间隔和物体尺寸，dt 和 dr 分别是无引力场时的标准钟 和标准尺测量同一自然过程的时间间隔和同一物体的尺寸
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《力学》电子教案
引力时间延缓---引力红移
dt
引力使时钟变慢： 由引力场方程导出 对应波长红移
无限 远观 察者
dtr
r
星体
1 r 2GM 1 s 2 2 dtr (1 ) dt (1 ) dt 2 rc r
实验证据： 星体位置偏移
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《力学》电子教案
宇宙学与天体物理初步
一、宇宙的物质结构与年龄
二、宇宙的统一整体性---宇宙学原理
三、宇宙在膨胀---哈勃定律与奥勃斯佯谬
四、宇宙的起源---大爆炸理论模型
五、暗物质与暗能量 六、恒星的演化 七、发光星体的观测分类
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《力学》电子教案
狭义相对论的两个遗留问题 1. 万有引力与惯性参考的矛盾
自然界中广泛存在万有引力，真正的惯性系在哪？
2. 经典万有引力表达式与狭义相对论不相容 （1） 万有引力表达式意味着引力传播的超距作用
（2） 万有引力在洛伦兹变化下不具有协变性
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《力学》电子教案
等效原理
1. 等效原理 （动画演示） 就质点力学而言，一个加速参考系内的惯性力场同一个均 匀的引力场等效，一个非惯性系就可以等效为惯性系 2. 惯性系与局部惯性系
1 2
rs ' ' (1 ) 无限 r 远观 察者 2GM rs 2 史瓦西半径 c
c'
c
星体
r
物质所发出光相对于远处观察者趋向于零，无法获得直接观 测数据，而只能靠物质的巨大引力场使人们感知它的存在！
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《力学》电子教案
引力子与引力波
爱因斯坦证明引力波同电磁波一样， 以光速 c 的速度传播。 这个速度也就是引力相互作用传播的速度。 光波场的量子化称为 光子，同样，引力场的量子化称为引力子。也可以说引力就是通 过引力子传播的。 爱因斯坦又证明， 引力波与电磁波既有相似之 处，又有不同。相似之处是引力场也是横波，即引力场的振动方 向与传播方向垂直。不同之处是，电磁场是矢量波，但引力波是 张量波。引力波具有极强的穿透力。
律---引力场方程，满足协变性原理
2.由经典的引力场到近代时空结构的理解 经典意义上产生的引力场，对应物质所决定的时间和空间的 几何结构。举例，测地线方程：惯性直线运动，行星的弯 曲运动（1919年，爱因斯坦对9岁的儿子爱德华：“你看见没有，当瞎眼的虫
子沿球面爬行的时候，它没有发现 它爬过的路径是弯曲的，而我有幸地发现了
光速减慢---雷达回波延迟
c'
无限 远观 察者
c
r
星体
光速减慢：
引力场方程导出 实验证据：
雷达回波延迟
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rs drA rs dr c' (1 ) (1 )c dt r dt A r
太阳 地球
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星体
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《力学》电子教案
黑洞---未被证实的现象
rs drA rs dr c' (1 ) (1 )c dt r dt A r
等效原理表明，在引力场均匀的区域，用变换到一个加速参
考系的方法可使引力场“变换掉”，成为严格的惯性系。
如果引力场整体不均匀，惯性力不能完全抵消掉引力，但在
局部范围内，近似认为惯性力与引力产抵消-----局部惯性系
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下教案
引力场方程
1.由万有引力定律到引力场方程的改造 万有引力定律改造成泊松方程，以张量表述，得到普适的规
《力学》电子教案
广义相对论简介
一、 狭义相对论的两个遗留问题
二、 广义相对论的理论基础
1. 等效原理 （解决万有引力与参考系的矛盾） 2. 引力场方程 （解决万有引力与狭义相对论不相容） 3. 广义协变性原理 （将关系系规律推广至任何参考系） 三、广义相对论预言现象与实验验证
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这一点”）
3.引力场（弯曲时空中）的坐标钟与坐标尺（与无引力场比）
引力场使时钟变慢，空间距离变长
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《力学》电子教案
引力场中的坐标钟和坐标尺： 由引力场所决定的度规可以导出:
1 r 2GM 1 s 2 dt (1 ) dt (1 ) 2 dt A A 2 rc r
广义相对论：物质如何影响时空结构（引力场方程） 其他物质在该时空结构中如何运动（等效原理、
广义协变性原理）
狭义相对论写出了多个小片段的“脚本”，而广义相对论，即 由物质质量和分布所决定的时空几何则是“整出戏的总编剧”。
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《力学》电子教案
广义相对论预言现象与实验验证
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《力学》电子教案
时空弯曲—水星轨道进动
dr
时空弯曲： 引力场方程导出 实验证据：
无限 远观 察者
drr
r
星体
1 r 2GM 1 s 2 2 drr (1 ) dr (1 ) dr 2 rc r
动画演示
水星轨道进动
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《力学》电子教案
光线偏折---星体位置偏移 广义相对论基础原理 引力时间延缓---引力红移 时空弯曲---水星轨道进动 预言现象与实验验证
光速减慢---雷达回波延迟
黑洞----未被实验证实 引力波与引力子
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《力学》电子教案
光线偏折—星体位置偏移
光线偏折：
等效原理解释
实验证据： 星体位置偏移