【正文】 調(diào)為 。根據(jù)廣義相對(duì)論，物質(zhì)質(zhì)量的存在會(huì)造成時(shí)空的彎曲，質(zhì)量越大，距離越近，就彎曲得越厲害，時(shí)間則會(huì)越慢。 GPS衛(wèi)星以每小時(shí) 14000千米的速度繞地球飛行。在十幾年前， GPS還是高尖端的東西，而現(xiàn)在它已進(jìn)入了普通人家，只要花幾百塊錢給車輛裝一個(gè) GPS導(dǎo)航儀，或花一、兩千塊錢買一個(gè)帶 GPS的手機(jī)，就可以隨時(shí)知道自己在地球上的準(zhǔn)確位置。到 20世紀(jì) 60年代，情況發(fā)生變化，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)引力天體（中子星）和 3K宇宙背景輻射，使廣義相對(duì)論的研究蓬勃發(fā)展起來。廣義相對(duì)論提出以來，預(yù)言了水星近日點(diǎn)反常進(jìn)動(dòng)、光頻引力紅移、光線引力偏折以及雷達(dá)回波延遲，都被天文觀測(cè)或?qū)嶒?yàn)所證實(shí)。 廣義相對(duì)論的應(yīng)用 ? 按照廣義相對(duì)論，在局部慣性系內(nèi)，不存在引力，一維時(shí)間和三維空間組成四維平坦的歐幾里得空間；在任意參考系內(nèi)，存在引力，引力引起時(shí)空彎曲，因而時(shí)空是四維彎曲的非歐黎曼空間。他表示，“這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證明了重力確實(shí)在改變時(shí)間的流逝速度，這也是廣義相對(duì)論的基本概念。換句話說，重心引力的稍微減弱，引起了時(shí)間多流逝一點(diǎn)。瞬間后，第二束激光束再將這些被推移的原子送到下方，然后將保持不動(dòng)的原子送到上方。這種波被用作超高速時(shí)鐘，振蕩速度接近每秒 10^24(10的24次方 )次。他們發(fā)現(xiàn)，火箭上的原子鐘所測(cè)量出的時(shí)間比地面上的原子鐘所測(cè)量的時(shí)間要長(zhǎng)。理論認(rèn)為，時(shí)間流逝的速度依賴于你所處的位置。另外，脈沖星和活動(dòng)星系的中心也會(huì)輻射伽瑪射線。這兩個(gè)光子在百萬萬億分之一的精度上以同樣的速度傳播。地面研究表明，這個(gè)爆發(fā)發(fā)生在 73億光年外的一個(gè)星系中。一些理論家預(yù)言，高能光子的傳播存在延遲，原因是它們會(huì)與時(shí)空理論中的泡沫結(jié)構(gòu)發(fā)生更強(qiáng)的相互作用?！? 許多新的引力理論將時(shí)空描繪成漂移的泡沫結(jié)構(gòu)，其物理尺度相當(dāng)于電子的萬億分之一。這些成果的完成是一種衡量，給人們提供了關(guān)于空間和時(shí)間（在愛因斯坦的理論中統(tǒng)一為時(shí)空）根本結(jié)構(gòu)的稀有實(shí)驗(yàn)證據(jù)。費(fèi)米（ 1901～ 1954）。 費(fèi)米空間望遠(yuǎn)鏡是去年才發(fā)射升空的最新天文望遠(yuǎn)鏡，致力于探尋宇宙中最劇烈的大爆炸所產(chǎn)生的伽馬射線。 美國普林斯頓大學(xué)的理論天體物理學(xué)家大衛(wèi) 于是，不但現(xiàn)有的星系團(tuán)減慢了自己的生長(zhǎng)速度，而且新的星系團(tuán)的形成速度也因此減慢。通過對(duì)美國宇航局 (NASA)的錢德拉 X射線天文臺(tái)拍攝的 X射線圖像進(jìn)行分析，研究人員發(fā)現(xiàn)，這些天體結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)速度早在 55億年前已開始減慢。研究結(jié)果為愛因斯坦的廣義相對(duì)論提供了新的證據(jù)，也進(jìn)一步支撐了暗能量是真空中的一種內(nèi)在的不可改變的屬性這一觀點(diǎn)。當(dāng)我們透過一個(gè)酒杯去看遠(yuǎn)方的街燈時(shí)，常會(huì)看到單一街燈的多重影像，“引力透鏡”效應(yīng)造成背景星系多重影像的道理也與此相似。盤內(nèi)緣的氣體以 40%光速的速度圍繞中子星運(yùn)動(dòng)，這樣的速度足以導(dǎo)致愛因斯坦相對(duì)論預(yù)言的效應(yīng)。 中子星周圍的時(shí)空彎曲 ? 通常來說，測(cè)量到的過熱的鐵原子光譜線應(yīng)有均勻?qū)ΨQ的峰值。 雙脈沖星的運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證了愛因斯坦的預(yù)言，即廣義相對(duì)論在超強(qiáng)重力場(chǎng)中仍然起作用。通過天蝕現(xiàn)象人們可以推測(cè) 。地球上的射電望遠(yuǎn)鏡根據(jù)脈沖星的電磁波進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，其中一顆每 23毫秒可觀測(cè)一次，一顆每 。強(qiáng)烈的引力造成了這種所謂的自旋進(jìn)動(dòng)，而天體的質(zhì)量越大，這一過程便越容易被觀測(cè)到。索恩說，這是對(duì)愛因斯坦思想的一個(gè)極其重要的檢驗(yàn)。 1997年 11 月初，在美國天文學(xué)會(huì)于科羅拉多洲埃斯特帕克舉行的會(huì)議上，科學(xué)家們宣布，他們所發(fā)現(xiàn)的證據(jù)證實(shí)了愛因斯坦廣義相對(duì)論作出的一個(gè)奇妙的預(yù)言。這個(gè)預(yù)言是說，由于光線在引力場(chǎng)中一般沿曲線傳播，與無引力場(chǎng)時(shí)相比，其傳播時(shí)間要變慢。 ? 眾所周知， 90余年來，這三大檢驗(yàn)均取得了令人滿意的結(jié)果。他的研究統(tǒng)計(jì)理論，有一個(gè)明確目的，就是要用來測(cè)定分子的實(shí)際大小，以解決當(dāng)時(shí)科學(xué)思想戰(zhàn)線上爭(zhēng)論最激烈的問題：原子和分子究竟是否存在？這項(xiàng)研究的結(jié)果就是 1905年 4月和 5月關(guān)于液體中懸浮粒子運(yùn)動(dòng)的兩篇文章，不僅在理論上完全解決了 1827年發(fā)現(xiàn)的布朗運(yùn)動(dòng)，而且提出了測(cè)定分子大小的新方法。 1924年，當(dāng)?shù)虏剂_意的物質(zhì)波假說剛提出，他就用來處理單原子理想氣體，同波色一起建立了波色－愛因斯坦量子統(tǒng)計(jì)理論。他在 1905年 3月的論文 《 關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)啟發(fā)性觀點(diǎn) 》 中，把量子概念擴(kuò)充到輻射的發(fā)射和吸收上去，提出了光量子（光子）假說，這是歷史上第一次揭示了微觀客體的波粒二象性，可是當(dāng)時(shí)只有極少數(shù)物理學(xué)家支持這一理論，普朗克本人直至 1913年還表示反對(duì)。他把自己后半生的主要精力都用在這方面。此外，早在 1918年，他就預(yù)言了引力波的存在。同時(shí)，作為相對(duì)論的一個(gè)推論，他又提出了質(zhì)能相當(dāng)關(guān)系，在理論上為原子能的應(yīng)用開辟了道路。 愛因斯坦有關(guān)統(tǒng)一場(chǎng)論的工作并不太成功，但他是如此沉迷于統(tǒng)一場(chǎng)論，這種沉迷將持續(xù)對(duì) 21世紀(jì)的理論物理學(xué)產(chǎn)生巨大影響，他的思想還將統(tǒng)治基礎(chǔ)物理學(xué)的前沿。愛因斯坦的相對(duì)論革命化地改變了 時(shí)間與空間、運(yùn)動(dòng)與能量間的關(guān)系 ，澄清了麥克斯韋方程，將對(duì)稱性概念引入基礎(chǔ)物理學(xué)。 2022/3/13 8 廣義相對(duì)論 _緒論 2022/3/13 廣義相對(duì)論 _緒論 9 楊振寧：他是一位孤獨(dú)的科學(xué)家 對(duì)基礎(chǔ)物理學(xué)來說， 20世紀(jì)是最偉大的世紀(jì)，它見證了物理學(xué)三個(gè)概念性的革命， 愛因斯坦個(gè)人創(chuàng)建了其中的兩個(gè)理論，并對(duì)第三個(gè)理論做出了奠基性的貢獻(xiàn) 。 5月提出宇宙空間有限無界的假說 。 為了紀(jì)念愛因斯坦，為了紀(jì)念這個(gè)充滿神奇色彩的 1905年，國際純粹與應(yīng)用物理聯(lián)合會(huì)（ the International Union of Pure and Applied Physics，常簡(jiǎn)寫為 IUPAP）和聯(lián)合國將一百年后的 2022年定為世界物理年（ World Year of Physics 2022），并舉行了一系列的活動(dòng)，其中包括“物理照亮世界”的全球性光速傳遞活動(dòng)。施塔赫爾這樣概括了它們的意義： “努力擴(kuò)展和完善經(jīng)典力學(xué)傳統(tǒng)；努力擴(kuò)展和完善麥克斯韋電動(dòng)力學(xué)并修正經(jīng)典力學(xué)使之與它一致；論證經(jīng)典力學(xué)和麥克斯韋電磁學(xué)的有效性都是有限的，并試圖理解這些理論不能說明的現(xiàn)象。 接下來是 《 論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué) 》 （ On the Electrodynamics of Moving Bodies）， 解決了經(jīng)典物理學(xué)面臨的危機(jī)，將以太丟進(jìn)歷史的垃圾桶，提出了狹義相對(duì)論，下面我們將細(xì)細(xì)說來。 2022/3/13 廣義相對(duì)論 _緒論 6 《 熱的分子運(yùn)動(dòng)論所要求的靜止液體中懸浮小粒子的運(yùn)動(dòng) 》 （ On the Motion—Required by the Molecular Kiic Theory of Heat—of Small Particles Suspended in a Stationary Liquid） 解釋了布朗運(yùn)動(dòng)（ Brownian motion）。 這一年，和三個(gè)世紀(jì)前牛頓那個(gè) 1666奇跡年相媲美，是人類歷史上光芒閃耀的一筆。 1905年，一個(gè)人類應(yīng)該用黃金來書寫的年份。 －－ 摘自：“愛因斯坦文集第一卷” 《 自述 》 阿爾伯特 由于讀了通俗的科學(xué)書籍，我很快就相信， 《 圣經(jīng) 》 里的故事有許多不可能是真實(shí)的。每個(gè)人只是因?yàn)橛袀€(gè)胃，就注定要參與這種追逐。 廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介 授課教師： 范忠輝 參考書目 ? 《 廣義相對(duì)論引論 》 (俞允強(qiáng) ) ? 《 廣義相對(duì)論 》 (劉遼 ) ? 《 引力論與宇宙論 》 (溫伯格 ) ? 《 廣義相對(duì)論和宇宙學(xué) 》 (王永久 ) ? 《 廣義相對(duì)論 》 (狄拉克 dirac) ? 《 愛因斯坦文集 》 （第 1卷 第 3卷） ? 《 引力與時(shí)空 》 (瓦尼安 [美 ]amp。而且，我不久就發(fā)現(xiàn)了這種追逐的殘酷，這在當(dāng)年較之今天是更加精心地用偽善和漂亮的字句掩飾著的。因此，盡管我是完全沒有宗教信仰的雙親的兒子，我還是深深地信仰宗教，但是，這種信仰在我 12歲那年就突然中止了。 象我這種類型的人，其發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在于， 自己的主要興趣逐漸遠(yuǎn)遠(yuǎn)地?cái)[脫了短暫的和僅僅作為個(gè)人的方面，而轉(zhuǎn)向力求從思想上去掌握事物 。 第一章 緒論 一 .引言 ? 廣義相對(duì)論的預(yù)言和檢驗(yàn) ? 廣義相對(duì)論的應(yīng)用簡(jiǎn)介 二 .狹義相對(duì)論簡(jiǎn)介 三 .廣義相對(duì)論的物理基礎(chǔ) ? 等效原理和廣義相對(duì)性原理 ? 廣義相對(duì)論的空間和時(shí)間 四 .對(duì)相對(duì)性原理的考查 五 .“超越愛因斯坦”計(jì)劃 2022/3/13 4 廣義相對(duì)論 _緒論 2022/3/13 廣義相對(duì)論 _緒論 5 1905年，一個(gè)人類文明史上極其特別的年份。 這一年，愛因斯坦在分子運(yùn)動(dòng)理論、量子力學(xué)和相對(duì)論上作出了開創(chuàng)性的工作，締造了一個(gè)“愛因斯坦奇跡年”。后來，這篇博士論文也成為了他被引用最頻繁的論文之一。 《 關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)試探性觀點(diǎn) 》 （ On a Heuristic Viewpoint Concerning the Production and Transformation of Light） 提出了光量子，完美地解釋了使當(dāng)時(shí)的經(jīng)典物理學(xué)陷入進(jìn)退維谷的境地的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，成為量子力學(xué)的先驅(qū)之一。 將這 5篇?jiǎng)潟r(shí)代的論文編纂成集的主編約翰 愛因斯坦也正是憑借它們推倒了牛頓大樓和麥克斯韋大樓的那條天梯，最終使得經(jīng)典物理學(xué)大廈轟然倒塌，化為廢墟。 （ 格羅斯曼 ） 1916年 3月完成總結(jié)性論文 《 廣義相對(duì)論的基礎(chǔ) 》 。 由此 ， 愛因斯坦的理論被視為 “ 人類思想史中最偉大的成就之一 ” 。真正懂得相對(duì)論意義的卻是 26歲的專利局小職員愛因斯坦。愛因斯坦在 1925年提出的 玻色 — 愛因斯坦凝聚 是現(xiàn)代物理學(xué)最熱鬧的題目，并將對(duì)未來產(chǎn)生巨大影響。這是一篇引起物理學(xué)理論基礎(chǔ)變革的重要文獻(xiàn)。 20世紀(jì)三十年代以后，他在相對(duì)論的