1、廣義相對(duì)論方程
在愛因斯坦的時(shí)代,黎曼幾何已經(jīng)有了。愛因斯坦在好友羅格斯曼的幫助下熟悉了黎曼幾何,但剛開始并沒有得到正確的方程。后來他到了德國(guó),跟希爾伯特幾次討論之后得到了正確的方程廣義相對(duì)論基本方程——場(chǎng)方程。
方程左邊是時(shí)空曲率,右邊是物質(zhì)的能量動(dòng)量。它是由十個(gè)二階非線性偏微分方程組成的方程組,左邊表示時(shí)空彎曲,右邊表示物質(zhì)的存在。
2、簡(jiǎn)單定性解釋時(shí)空彎曲
比如我們松開手上的物體,他就會(huì)掉下去。按照牛頓的觀點(diǎn),這是受到了地球的吸引(萬有引力),產(chǎn)生了加速度,所以物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。按照愛因斯坦的廣義相對(duì)論,萬有引力根本就不是什么力,只是時(shí)空彎曲的表現(xiàn),松手之前,手上的物體受手給他的力。而松開手,物體就不受力了,就自由下落,它做的慣性運(yùn)動(dòng)。
再看看行星繞日的運(yùn)動(dòng),行星繞日的運(yùn)動(dòng)可以用萬有引力定律和牛頓第二定律計(jì)算出它的軌道。但是按照愛因斯坦的廣西相對(duì)論,這是慣性運(yùn)動(dòng),因?yàn)槿f有引力不是力,行星沒有受到任何力,繞著太陽轉(zhuǎn)動(dòng)是一中慣性運(yùn)動(dòng),它只是在自由運(yùn)動(dòng)而已。
上圖為時(shí)空彎曲示意圖,一顆恒星把周圍的空間壓彎了。就像四個(gè)人拽開一張床單,床單上放一個(gè)鉛球,床單被壓彎了一樣。如果,在彎曲的床單上放一個(gè)小球,它將自然的滾過去了,而并沒有受牛頓所謂的引力。
3、廣義相對(duì)論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
引力紅移
由于時(shí)空彎曲,鐘會(huì)變慢,時(shí)空彎曲的越厲害,鐘走的就越慢,因此太陽周圍的鐘會(huì)比我們地球表面的鐘走的慢,如何知道?每一種原子都有特定的光譜線,每一個(gè)根光譜線就表示這個(gè)原子當(dāng)中當(dāng)中有一個(gè)以這種特定的頻率在震蕩著的鐘。對(duì)比太陽表面的氫和地球表面的氫光譜,就會(huì)發(fā)現(xiàn)太陽處的鐘變慢,太陽上的氫光譜的振動(dòng)頻率慢,所以光譜會(huì)長(zhǎng)像紅端移動(dòng),頻率減小,波長(zhǎng)增大。事實(shí)果然氫如此!
引力波的發(fā)現(xiàn)
最接底氣的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是2016年引力波的發(fā)現(xiàn),它的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)界的壯舉,它再一次真正的證明了廣義相對(duì)論的正確性!
廣義相對(duì)論是愛因斯坦最得意的成就,他說"狹義相對(duì)論如果我不發(fā)現(xiàn),五年之內(nèi)就會(huì)有人發(fā)現(xiàn)。廣義相對(duì)論如果我不發(fā)現(xiàn),50年之內(nèi)也不會(huì)有人發(fā)現(xiàn)! (關(guān)注頭條號(hào): 萬視匯)
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