作业帮关于广义相对论等效原理的一个问题?
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/05/15 03:35:02
关于广义相对论等效原理的一个问题?
广义相对论的等效原理说引力和加速运动是等效的.物体下落时不受重力影响.站在引力场中静止的人看一个在引力场中静止的物体,这个物体会变形.因为物体上下因距离的关系受到的引力大小不同.但同一个人看一个正在下落的物体,这个物体会不会变形?
狭义相对论中的变形与广义相对论中的变形不同。狭义相对论中的变形是相对的，广义相对论中的变形不是相对的。我们能感觉到引力。我指的是物体因引力而变形的那一种。对站在引力场中静止的人来看，正在下落的物体有没有受到重力？根据等效原理，对这个物体本身来说不受重力影响，应该没有变形，就像跟物体一起下落的人看这个物体不会变形。
就是考虑天体产生的引力场。顺便问一下均匀引力场中会怎么样？
我举一个实际的例子吧
用一个装置，一个弹簧，挂着一个小球。整个装置都装在这个物体下面。当这个物体在引力场中静止时，弹簧被小球的重量拉长。当这个物体下落时，对整个装置来说不受重力，小球没有重量，弹簧把小球拉回去，弹簧会缩短。
站在引力场中静止的人看这个下落的装置，弹簧会不会也缩短？如果缩短了，说明引力场中静止的人看这个下落的装置也没受到重力。如果没缩短，说明对引力场中静止的人来说，这个下落的装置仍然受到重力的作用。
如果物体在磁场中被吸过去呢？物体的运动不能抵消磁力，物体是不是一直受磁力作用而变形呢？
广义相对论的等效原理说引力和加速运动是等效的.物体下落时不受重力影响.站在引力场中静止的人看一个在引力场中静止的物体,这个物体会变形.因为物体上下因距离的关系受到的引力大小不同.但同一个人看一个正在下落的物体,这个物体会不会变形?
狭义相对论中的变形与广义相对论中的变形不同。狭义相对论中的变形是相对的，广义相对论中的变形不是相对的。我们能感觉到引力。我指的是物体因引力而变形的那一种。对站在引力场中静止的人来看，正在下落的物体有没有受到重力？根据等效原理，对这个物体本身来说不受重力影响，应该没有变形，就像跟物体一起下落的人看这个物体不会变形。
就是考虑天体产生的引力场。顺便问一下均匀引力场中会怎么样？
我举一个实际的例子吧
用一个装置，一个弹簧，挂着一个小球。整个装置都装在这个物体下面。当这个物体在引力场中静止时，弹簧被小球的重量拉长。当这个物体下落时，对整个装置来说不受重力，小球没有重量，弹簧把小球拉回去，弹簧会缩短。
站在引力场中静止的人看这个下落的装置，弹簧会不会也缩短？如果缩短了，说明引力场中静止的人看这个下落的装置也没受到重力。如果没缩短，说明对引力场中静止的人来说，这个下落的装置仍然受到重力的作用。
如果物体在磁场中被吸过去呢？物体的运动不能抵消磁力，物体是不是一直受磁力作用而变形呢？
你的问题牵扯东西很多,我回答你会变形.但也许这个答案并不是你要问的效应的答案.
即使仅考虑狭义相对论,在运动方向上也会变形,所以不考虑引力,也会变形.
你说物体变形是因为上下距离导致引力大小不同,即你没有考虑均匀引力场,而是实际的有心立场,那么物体下落的任何瞬间,这个有心力场依然存在,同样会造成变形.
我想你要问题的关键是,运动的物体能够抵销那个力场.在你的例子中,因为力场是相对"人"而言的,物体无论运动与否,都在"力场"里,所以会变形.
如果对物体而言,它将不会感到引力存在,可是在物体看来,人却处在了引力场中并加速运动,从而变形.
你的问题乱了.你认为变形只是由于上下引力差而导致的,这说明是非均匀力场,这个力场是"不能"被相对运动抵销的!一般考虑这个等效性,都是针对均匀力场,或在实际力场中非常小的范围内(近似为均匀力场)考虑.
如果是均匀力场,就不存在变形的问题.
但是你的问题"对站在引力场中静止的人来看,正在下落的物体有没有受到重力?"仍然是有意义的.我的回答是这样的,它受到重力了,所以才加速下落,下落过程中之所以维持了这个加速度,是因为它持续受到重力,这是对静止在引力场中的人来说的,你的问题就是这个.我再进一步说明,如果站在物体上看这个过程,它自己感觉不到重力,因为任何在它看来的实验都不能证明重力的存在,它看到那个人受到一个支持力的作用(这个支持力就是维持那个人在引力场中不动的那个力),这个力使其维持一个加速度,而不是什么引力场的作用.等效原理在这里体现.
对你的例子,弹簧会缩短.
但是缩短不说明小球不受重力,这是原则性的理解.你也许有你的思维方式.但我的理解是,对于人来说,弹簧虽然缩短(即保持原长),但小球仍受重力,这是小球做加速运动的原因.对于弹簧来说,小球不受重力(因为换到了加速系考虑问题),所以弹簧不伸长.
对于非重力(磁力,电场力等)的情况,只关注匀强场,因为非匀强场虽最终的作用结果可能不同,但作用原理都是一致的.
很简单,对这个弹簧重物体系,结果和重力场下的结论完全一致!对体系状态的分析不依赖于场的性质.前提是重物要能提供和场作用的属性(比如,带电荷).
你有此一问想必是想区分加速度为何只能与重力场等价而不是电场.如果你这样想了,你越来越接近统一理论的困难了.因为质量产生引力场,电荷产生电场,而质量有普遍性,所有物质或能量具有一定的质量,所以以引力场所推演的广义等效性可上升为时空的结构,而以电荷为源考虑,却不能推广到所有物质.而且质量只产生引力,电荷还有斥力等等.复杂了.有兴趣多想想吧.
即使仅考虑狭义相对论,在运动方向上也会变形,所以不考虑引力,也会变形.
你说物体变形是因为上下距离导致引力大小不同,即你没有考虑均匀引力场,而是实际的有心立场,那么物体下落的任何瞬间,这个有心力场依然存在,同样会造成变形.
我想你要问题的关键是,运动的物体能够抵销那个力场.在你的例子中,因为力场是相对"人"而言的,物体无论运动与否,都在"力场"里,所以会变形.
如果对物体而言,它将不会感到引力存在,可是在物体看来,人却处在了引力场中并加速运动,从而变形.
你的问题乱了.你认为变形只是由于上下引力差而导致的,这说明是非均匀力场,这个力场是"不能"被相对运动抵销的!一般考虑这个等效性,都是针对均匀力场,或在实际力场中非常小的范围内(近似为均匀力场)考虑.
如果是均匀力场,就不存在变形的问题.
但是你的问题"对站在引力场中静止的人来看,正在下落的物体有没有受到重力?"仍然是有意义的.我的回答是这样的,它受到重力了,所以才加速下落,下落过程中之所以维持了这个加速度,是因为它持续受到重力,这是对静止在引力场中的人来说的,你的问题就是这个.我再进一步说明,如果站在物体上看这个过程,它自己感觉不到重力,因为任何在它看来的实验都不能证明重力的存在,它看到那个人受到一个支持力的作用(这个支持力就是维持那个人在引力场中不动的那个力),这个力使其维持一个加速度,而不是什么引力场的作用.等效原理在这里体现.
对你的例子,弹簧会缩短.
但是缩短不说明小球不受重力,这是原则性的理解.你也许有你的思维方式.但我的理解是,对于人来说,弹簧虽然缩短(即保持原长),但小球仍受重力,这是小球做加速运动的原因.对于弹簧来说,小球不受重力(因为换到了加速系考虑问题),所以弹簧不伸长.
对于非重力(磁力,电场力等)的情况,只关注匀强场,因为非匀强场虽最终的作用结果可能不同,但作用原理都是一致的.
很简单,对这个弹簧重物体系,结果和重力场下的结论完全一致!对体系状态的分析不依赖于场的性质.前提是重物要能提供和场作用的属性(比如,带电荷).
你有此一问想必是想区分加速度为何只能与重力场等价而不是电场.如果你这样想了,你越来越接近统一理论的困难了.因为质量产生引力场,电荷产生电场,而质量有普遍性,所有物质或能量具有一定的质量,所以以引力场所推演的广义等效性可上升为时空的结构,而以电荷为源考虑,却不能推广到所有物质.而且质量只产生引力,电荷还有斥力等等.复杂了.有兴趣多想想吧.