每日一練|基礎知識:科技熱點「廣義相對論」

2021-02-19 孔雀藍必刷題

北京時間4月10日21時,人類首張黑洞照片公布,該黑洞位於本超星系團(室女座超星系團)中M87星系中心,照片由事件視界望遠鏡(EHT)項目提供,是關於黑洞的第一個直接視覺證據。EHT是一個通過多國合作而實現的、由八個地面射電望遠鏡所構成陣列陣列形成的地球口徑大小虛擬望遠鏡拍攝完成,數據整理耗時2年多。該黑洞距離地球5500萬光年,質量為太陽的65億倍。此照片再次驗證了愛因斯坦的廣義相對論在極端條件下仍具有正確性。人們驚呼,「愛因斯坦又對了!」。

公職類考試的科技類題目偏向於結合科技時政熱點進行考核,本次黑洞照片的公布再次證明了愛因斯坦廣義相對論的正確性,可能成為近期考試的一個熱點,現對廣義相對論關常識性知識作相關總結:

發展過程:1905年,愛因斯坦針對光線在狹義相對論中,重力和加速度對其影響發表了一篇論文,廣義相對論開始萌芽。1912年,愛因斯坦在另一篇論文中探討如何將重力場用幾何的語言來描述。廣義相對論的運動學出世。1915年, 隨著愛因斯坦引力場方程的發,整個廣義相對論的動力學最終形成。

預言黑洞:黑洞是愛因斯坦的廣義相對論理論在天體物理學中的一個重要推論:某些大質量恆星在生命末期會終結為一個黑洞——黑洞的引力很大,使得視界內的逃逸速度大於光速。即黑洞是時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體。現已被直接觀測證實。

預言引力波:愛因斯坦於1918年寫的論文《論引力波》中預言了引力波的存在,這是廣義相對論的又一重要預言。現也已被直接觀測證實。此外,廣義相對論還是現代宇宙學的膨脹宇宙模型的理論基礎。

對萬有引力的進一步闡釋:廣義相對論是一種關於萬有引力本質的理論。愛因斯坦將狹義相對論的狹義相對性原理推廣到廣義相對性,同時根據局部慣性系中萬有引力與慣性力等效的原理,最終依照彎曲時空的黎曼幾何建立了引力的廣義相對論理論。

和狹義相對論的關係:狹義相對論只在慣性參照系適用,其時空背景仍為是平直的四維時空,而廣義相對論除能適用於慣性參照系中,也可適用於非慣性參照系等一切參照系,其時空背景是彎曲的黎曼時空。

【例題】(判斷)狹義相對論只在非慣性參照系適用,其時空背景仍為是平直的四維時空,而廣義相對論則能適用於一切參照系。(  )

【答案解析】:狹義相對論適用的是慣性參照系而不是非慣性參照系,廣義相對論則能適用於一切參照系。故本題正確答案為B。

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