第四节 广义相对论简介

一个均匀的 引力场与一个 做匀加速运动 的参考系等价
不同的惯性 参考系中一 切物理规律 都是相同的
真空中的光 速在不同惯 性参考系中 都是相等的
更进一步
广 义 相 对 性 原 理 等 效 原 理
对于时空观的认识
狭义相对论 时空性质和物 质的运动有关 惯性系平权 光速恒定 时 空 观 广义相对论 物质本身的存在决 定时空的性质 所有参考系平权 等效原理
第四节
广义相对论简介
(1)超越狭义相对论的思考 介绍爱因斯坦思考狭义相对论无法解决 的两个问题： 第一个是引力问题，万有引力定律不满足洛 伦兹变换，无法纳人狭义相对论的理论框架； 第二个是非惯性系问题，狭义相对论只适用 于惯性系。它们是促成广义相对论的前提。
（2）广义相对论等效原理
光 源 半 透 明 屏
广义相对论结论（4）——引力红移
各 类 星 体 对 比 宇宙中有一类恒星，体积很小，质量却很大，叫 做矮星，引力势比地球低的多，矮星表面的时间进程 比较慢，哪里的发光的频率比同种的原子在地球上发 光频率低，看起来偏红，这个现象叫做引力红移．
广义相对论结论（5）——引力场影响长度
引力场的存在使得空间不同位置的杆的长度 出现了差别．
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在一个引力可以 忽略的宇宙空间有一艘 宇宙飞船在做匀加速直 线运动，船上的观察者 记录光的径迹是一条抛 物线．
假设飞船静止，而在船尾存在一个巨大的物体， 在它的引力场作用下,光的轨迹也是一条抛物线。 等效原理
引力场与匀加速参考系等价
（3）广义相对论主要结论 广义相对论结论（1）——光线弯曲
通常物体的引力场都太弱，20世纪只能观测到太阳 引力场引起的光线弯曲．
引力势由高到低变化
地面上看到：越是靠近边缘，速度越大．根据狭义相对 论，靠近边缘部位的杆的长度较短． 圆盘上的人认为：引力势较低的位置，杆的长度越短．
由于物质的存在，实际空间并不是均匀 的，空间发生了“弯曲”：
狭义、广义相对论比较
狭义相对论 爱因 斯坦 相对 性原 理
光 速 恒来自百度文库定
广义相对论 任何参考系 （包括非惯性 系）中物理规 律都是相同的

太阳
由于太阳引 力场的作用，我 们有可能观测到 太阳后面的恒星， 最好的观测时间 是发生日全食的 时候．
1919年5月29日，发生日全食，英国考察队分赴几内亚 湾和巴西进行观测，证实了爱因斯坦的预言，这是对相对论的 最早证实．
广义相对论结论（2）——透镜效应
星球的强引力场能使背后传来的光线汇聚，这 种现象叫做引力透镜效应．
宇宙中很可能存在黑洞， 它不辐射电磁波，因此无法直 接观测，但是它的巨大质量和 极小的体积使其附近产生极强 的引力场，引力透镜是探索黑 洞的途径之一． 无 法 观 测
星体
星体
黑 洞
广义相对论结论（3）——引力场影响时间
引力场的存在使得空间不同位置的时间进程 出现差别．
对于高速转动的圆盘， 除了转动轴的位置外，各点都 在做加速运动，越是靠近边缘， 加速度越大，方向指向盘心． 地面上看到：越是靠近边缘，速度越大．根据狭义相 对论，靠近边缘部位的时间进程较慢． 圆盘上的人认为：盘上存在引力场，方向由盘心指向 边缘，引力势较低，得出：引力势较低的位置，时间进程比较 慢．