广义相对论讲稿课件

广义相对论简介

generaltheoryofrelativity

1广义相对论简介generaltheoryofrelativity

爱因斯坦的思考1、非惯性系与惯性系平权?2、时空与物质有关?

突破(对惯性和引力的思考)在引力场中，一个自由降落的参考系中，人们无法感觉引力的存在！

g引力场中2§1广义相对论的基本原理一、等效原理1、惯性质量与引力质量实验表明定义称该场点的引力强度引力场奇迹3

自由下降的参考系等效惯性系引力场中某一时空点自由下降电梯远离引力场的自由空间匀速运动的电梯惯性力可以“抵消”引力爱因斯坦假想实验二结论：5

在引力场中的某一时空点自由下落的参考系和惯性系等效在这样两个参考系中得到的力学规律相同远离引力场的自由空间以该点的引力强度自由降落局域等效等效并非等同结论讨论63、广义相对论的等效原理equivalenceprinciple

局域内加速参考系与引力场的一切物理效应等效或说：在任何引力场中任一时空点，人们总可以建立一个自由下落的局域参考系，在这一参考系中狭义相对论所确立的物理规律全部有效。4、广义相对论的局域惯性系

狭义相对论成立的参考系或引力为0的参考系5、广义相对论的惯性定律在局惯系内,物体不受力,则维持原状态。7无限远引力为0惯性系g(r)引力场源r以该点的引力场强自由降落可有多个相对匀速运动可用洛仑兹变换一系列的局惯系图示局惯系9二、广义相对性原理principleofgeneralcovariance(广义协变性原理)物理规律在一切参考系中形式相同小结

广义相对论基本原理1)等效原理2)相对性原理3)马赫原理Machprinciple时空性质由物质及其运动所决定102)引力作用几何化时空的几何结构的启示本课介绍：引力场时空的基本概念广义相对论的理论框架

1)物理规律中引入引力作用

等效原理加速度引力广义相对论是关于引力的理论弱引力场狭义低速牛顿11测地线测量结果内角和圆周长><圆周率=圆周率13二、引力场的空间弯曲以爱因斯坦转盘为例说明在此，我们涉及两个惯性系：系：即实验室系系：与盘边缘点相连的局惯系研究的问题：测量一段弧的长度及圆周长14根据等效原理转动参考系等效为引力场引力场强是注意到由洛仑兹变换可得结论引力场中空间弯曲愈强弯曲愈烈15

在无引力的地方有一系列的走时完全一样的钟然后把它们分别放到引力场中的各个时空点称各地的标准钟3、标准时间标准长度

无引力影响的时间和长度标准钟标准尺在无引力的地方有一系列的完全一样的刚性微分尺然后把它们分别放到引力场中的各个时空点称各地的标准尺17远离引力场处无限远处引力为0平直空间场各处引力不同空间时间各处不同184、引力场中的固有时与真实距离S系--史瓦西场S系--瞬时静止在S系中确定时空点的局惯系S0系--飞来局惯系由无限远处沿径向自由飞到史瓦西场确定的时空点SS0Sr无限远19弱引力场牛顿近似飞来惯性系S0到达r处的速度由下式定出S´vS0211)爱因斯坦假设--钟和尺的性形只与速度有关与加速度无关4)时空与物质分布有关r处引力势r处的固有时r邻域的真实距离2)双生子中谁年轻？引力场愈强钟愈慢3)空间弯曲引力场愈强尺缩愈烈讨论22四、史瓦西场和黑洞如果引力源质量M很大对应有关值例黑洞视界半径Blackhole无限缓慢23若太阳发光引力红移gravitationalredshift频移25二、光线的引力偏折引力的作用

1)空间弯曲