遲到的科普:廣義相對論

2020-12-04 覃楓

大家好,我是冷言。

昨天講了一下引力波這個東西,引力波這東是很久很久以前拖更到現在的。講完引力波,有的人提醒了冷言。在講相對論的的時候將其分成兩部分:狹義相對論和廣義相對論。很久很久以前講過狹義相對論,廣義相對論卻遲遲沒有講。

所今天冷言和大家談談什麼是廣義相對論?其實廣義相對論最主要的有兩點:廣義協變原理和等效原理。

廣義協變原理要解釋起來比較麻煩,因為廣義協變原理主要應用於物理公式層面,講的是在不同慣性系中物理的表達式可以做等價轉換。這個東西如果不用物理公式來講的話很難解釋,因為物理公式又比較麻煩,所以暫時先不講太多。(對廣義協變原理很感興趣的朋友可以百度一下。)

所以冷言主要來講講等效原理是怎麼一回事。等效原理講的是加速度與引力場是可以等效替代的。這東西在地球表面很難實現,只能做一個思維實驗。

假設在宇宙中有一個某某星球:它引力場產生重力加速速是10m/s如果太空人駕駛了一艘宇宙飛船停在這顆星球的表面,在宇宙飛船之內沒有初速度的情況下讓一顆小球豎直落下,那麼這個小球下落過程中它的加速度就是10m/s。

假設這個太空人駕駛這個飛船在太空以10m/s的加速度直線飛行,這個時候我們也一樣讓一顆小球沒有初速度豎直下落,會發現這個小球下落過程中的加速度還是10m/s。

這個時候我們就得出了一個結論:加速度與引力場產生的效果是可以等效替換,這時候我們就無法用小球的運動狀況來判斷這艘宇宙飛船到底是在行駛過程中,還是在某星球的表面。

再解釋一下引力場其實就是說這個星球產生的引力效果,因為愛因斯坦的廣義相對論中對引力本質的描述與牛頓提出的萬有引力是有所不同。在這裡講的是廣義相對論冷言要尊重愛因斯坦是講法。

最後再提及一個東西:愛因斯坦一生貢獻非常大,但是在他生前被學術界承認的東西比較少。當時能讀懂相對論的人太少,雖然後來慢慢的相對論被證實了但是在學術界,很多人是不想承認相對論存的正確。時至今日還有的學者想要證明廣義協變原理是錯的。似乎只有1921年的光電效應讓他拿了諾貝爾物理學獎。(可能還有一些比較小的獎項冷言是不很了解。畢竟冷言學理論物理學的時候已經沒有學理論物理學史了。)

所以冷言就有一個自己的想法:如果以後有一天中國所有人對廣義相對論這一類相對比較高層次的物理理論都了如指掌話,那一天中國在理論物理學界的地位一定是無人可比的。(冷言現在能做的就是儘量把這些高層次的物理講的比較通俗易懂,讓更多的人明白。到底什麼時候能達到冷言心中的那個設想,冷言也不知道但冷言會一直努力下去。)

不知道結果的東西才值得拼盡全力去追尋!

對於理論物理學這種高層次的物理,大家覺得中國要達到每個人都對其瞭若指掌那一天需要多久?歡迎在評論區留下你的看法。

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