愛因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)言有哪些
愛因斯坦的相對(duì)論的預(yù)言，主要是讓時(shí)間來(lái)證明了證實(shí)的道理。下面是小編分享的愛因斯坦的廣義相對(duì)論的七大預(yù)言，一起來(lái)看看吧。
愛因斯坦的廣義相對(duì)論的七大預(yù)言
1905年，愛因斯坦橫空出世!還是瑞士伯爾尼專利局小職員的他在這一年里連續(xù)發(fā)表了六篇論文，開啟了現(xiàn)代物理學(xué)的新篇章，創(chuàng)造了神乎其神的“奇跡年”。然而這只是個(gè)開頭。
愛因斯坦并不滿足于解決了慣性系的問(wèn)題，他志存高遠(yuǎn)，要把相對(duì)性原理拓展到更普適的非慣性系中，徹底顛覆人們的“宇宙觀”。1907年，愛因斯坦的長(zhǎng)篇文章《關(guān)于相對(duì)性原理和由此得出的結(jié)論》，第一次拋出了“等效原理”，廣義相對(duì)論的畫卷徐徐展開。然而，這項(xiàng)工作十分艱巨，直到1915年11月。愛因斯坦先后向普魯士科學(xué)院提交了四篇論文，提出了天書一般的引力場(chǎng)方程，至此，困擾多年的問(wèn)題基本都解決了，廣義相對(duì)論誕生了。1916年，愛因斯坦完成了長(zhǎng)篇論文《廣義相對(duì)論的基礎(chǔ)》，文中，愛因斯坦正式將此前適用于慣性系的相對(duì)論稱為狹義相對(duì)論，將“在一切慣性系中(靜止?fàn)顟B(tài)和勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài))物理規(guī)律同樣成立”的原理稱為狹義相對(duì)性原理，繼而闡述了“通吃”的廣義相對(duì)性原理：物理規(guī)律在無(wú)論哪種運(yùn)動(dòng)方式的參照系都成立(包括靜止、勻速直線運(yùn)動(dòng)、加速運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)等慣性系和非慣性系)。
愛因斯坦的廣義相對(duì)論認(rèn)為，只要有非零質(zhì)量的物質(zhì)存在，空間和時(shí)間就會(huì)發(fā)生彎曲，形成一個(gè)向外無(wú)限延伸的“場(chǎng)”，物體包括光就在這彎曲的時(shí)空中沿短程線運(yùn)動(dòng)，其效果表現(xiàn)為引力。所以人們把相對(duì)論描述的彎曲的時(shí)空稱為引力場(chǎng)，其實(shí)在廣義相對(duì)論看來(lái)，“引力”這個(gè)東西是不存在的，它只是一種效果力，與所謂離心力類似。如果說(shuō)狹義相對(duì)論顛覆了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀，那么廣義相對(duì)論幾乎把萬(wàn)有引力給一腳踹下去了。倒不是說(shuō)愛因斯坦否定了牛頓，而是完成了經(jīng)典物理的一次華麗麗的升級(jí)，只是如此徹底以至于經(jīng)典物理變得面目全非了。
廣義相對(duì)論提出后毫無(wú)懸念地遇到了推廣的困難，因?yàn)閷?duì)于我們這種生活在低速運(yùn)動(dòng)和弱引力場(chǎng)的地球人來(lái)說(shuō)，它太難懂了，太離奇了。但是逐漸地，人們?cè)谟钪孢@個(gè)廣袤的實(shí)驗(yàn)室中尋找到了答案，發(fā)現(xiàn)了相對(duì)論實(shí)在是太神奇、太精彩、太偉大了。
愛因斯坦廣義相對(duì)論的預(yù)言
1、質(zhì)能公式E=mc2：預(yù)言依據(jù)：F=ma兩邊同乘 距離S得 E=FS=maS=mv2。在相對(duì)論中單獨(dú)一個(gè)物體的質(zhì)量卻沒有速度的概念，因?yàn)樗俣仁蔷嚯x變化率，一個(gè)物體沒有距離的問(wèn)題，不存在距離變化。那么這里的v是什么呢?顯然是質(zhì)量轉(zhuǎn)換成能量的一個(gè)系數(shù)，而且必須是相對(duì)任何物體都不變的數(shù)值，并且單位是 米/秒。那只有光速是不變的恒定值。所以預(yù)言：E=mc2.
2、加速度與引力場(chǎng)等價(jià)：預(yù)言依據(jù)：F=ma變換一下得到 a=F/m 右邊可以看作引力場(chǎng)強(qiáng)度。即單位質(zhì)量所受的引力。事實(shí)上在經(jīng)典物理學(xué)中的重力加速度是9.8，單位可以是 米/秒2，也可以是 牛頓/千克，已經(jīng)預(yù)示了這一等價(jià)關(guān)系。比如：2千克=2千克×9.8牛頓/千克=19.6牛頓。
3、強(qiáng)引力場(chǎng)或加速度使時(shí)間變慢預(yù)言依據(jù)：a=F/m;dv/dt=a=F/m，兩邊對(duì)v積分，得 v/t=F/m，解得 t=v/a，和前面兩個(gè)預(yù)言一樣，這里的v就是c，即 t=c/a。而a 即可以是加速度，也可以是引力場(chǎng)強(qiáng)度。比如發(fā)射飛船時(shí)的強(qiáng)大加速度使飛船上的宇航員手表比地面時(shí)間慢了。
4、宇宙中可能存在蟲洞(引力場(chǎng)強(qiáng)度是0的地方)：預(yù)言依據(jù)：t=c/a ，當(dāng)引力場(chǎng)強(qiáng)度無(wú)限接近0時(shí)，時(shí)間變得無(wú)窮快。
5、宇宙中可能存在奇點(diǎn)(引力場(chǎng)無(wú)限大的地方)：預(yù)言依據(jù)：t=c/a ，當(dāng)引力場(chǎng)強(qiáng)度無(wú)限大時(shí)，時(shí)間變得無(wú)限接近靜止。
6、紅移(光的波長(zhǎng)變長(zhǎng))：預(yù)言依據(jù)：t=c/a ，電子躍遷時(shí)發(fā)出的光譜頻率是固定的，周期不變慢。由強(qiáng)引力場(chǎng)射入弱引力場(chǎng)時(shí)，因?yàn)榫嚯x變長(zhǎng)。由于周期取決于原發(fā)光點(diǎn)的引力場(chǎng)，所以波長(zhǎng)就會(huì)變長(zhǎng)。比如我們看到遙遠(yuǎn)的星系射來(lái)的光波長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)(紅移)。因?yàn)槟抢锏囊?chǎng)比我們所在的地球強(qiáng)。越遠(yuǎn)就越紅移得厲害，因?yàn)槲覀兛吹皆竭h(yuǎn)的天體質(zhì)量越大，小的天體都看不到了。
7、空間彎曲：光在場(chǎng)引力場(chǎng)中的路徑會(huì)彎曲，而光在宇宙中的傳播始終走的是最近距離。光線彎曲說(shuō)明空間發(fā)生了變形?？瓷先澢穆窂讲攀亲疃痰木嚯x。
愛因斯坦預(yù)言的引力波為什么還沒發(fā)現(xiàn)
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，科學(xué)家認(rèn)為引力波是大質(zhì)量天體事件中形成的時(shí)空漣漪，其來(lái)自愛因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)言。在1916年，愛因斯坦就提出了廣義相對(duì)論，引力波理論也由此開始。科學(xué)家近年來(lái)也一直在尋找引力波信號(hào)，11年的努力幾乎沒有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，天文學(xué)家對(duì)脈沖星等天體進(jìn)行觀測(cè)，它們就像是宇宙的時(shí)鐘，可以很精確產(chǎn)生脈沖信號(hào)。如果引力波的存在能夠延遲這些信號(hào)的傳播，我們就有望發(fā)現(xiàn)引力波。但是理論提出了，結(jié)果卻沒有通過(guò)觀測(cè)證實(shí)。
在過(guò)去的11年內(nèi)，科學(xué)家試圖在尋找引力波的證據(jù)，畢竟時(shí)空漣漪即便非常微弱，我們也有可能探測(cè)到，因?yàn)槲覀冇辛烁痈呔鹊奶綔y(cè)裝置。但我們卻什么也沒有聽見，引力波似乎并不存在，這是引力波理論出現(xiàn)了問(wèn)題，還是我們的技術(shù)仍然十分弱后?根據(jù)愛因斯坦的相對(duì)論，宇宙就如同一塊時(shí)空布，一旦大質(zhì)量天體在時(shí)空布上移動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生巨大的引力漣漪，我們稱之為引力波。在大質(zhì)量黑洞合并、星系合并、中子星等事件中可以產(chǎn)生引力波信號(hào)。
愛因斯坦的廣義相對(duì)論已經(jīng)在許多地方被證明是正確的，但引力波仍然是個(gè)空白。對(duì)科學(xué)家而言，引力波是非常重要的宇宙問(wèn)題，因?yàn)樗蓴y帶宇宙中的早期信息，比如宇宙開端時(shí)產(chǎn)生引力波也可以被我們探測(cè)到。大爆炸被認(rèn)為是引力波的來(lái)源之一，盡管有間接的證據(jù)顯示引力波的存在，但是我們?nèi)匀粵]有直接探測(cè)到它們。在11年間，科學(xué)家開發(fā)出一種探測(cè)引力波的方法，即利用毫秒級(jí)脈沖星信號(hào)與引力波之間的干擾，從而發(fā)現(xiàn)引力波。
11年過(guò)去了，我們還是沒有發(fā)現(xiàn)跡象?？茖W(xué)家認(rèn)為這并不意味著引力波理論是錯(cuò)誤的，有研究認(rèn)為由于黑洞等事件發(fā)生的速度非?？?，幾乎沒有時(shí)間產(chǎn)生引力波。劍橋大學(xué)的科學(xué)家林德利博士認(rèn)為，還有一種可能是引力波存在于高頻段上，比如中子星合并時(shí)形成的引力波。目前科學(xué)家正在建設(shè)平方千米陣，需要到2018年之后才能使用，或許我們將發(fā)現(xiàn)引力波之謎。
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