作业帮广义相对论中的空间变形
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/05/17 05:48:56
广义相对论中的空间变形
请具体解释一下空间变形是怎么回事.如果是复制也要相当全面一点
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假设推论 很多人第一次在爱因斯坦的相对论里见到“弯曲空间”这个字眼时,恐怕是会感到困惑的,真空怎么能是弯曲的呢? 为了弄明白这是怎么一回事,先让我们这样想象：在一艘宇宙飞船里,有人在仔细观察附近的一颗行星.这颗行星的表面完全被深深的海洋覆盖着,因此有着象台球那样的光滑表面.再假设有一条船在那个行星的海洋上沿赤道线朝正东方向行驶着. 现在再进一步设想一下,这位观察者根本看不见这颗行星,而只能看到这条船.当他研究这条船的运动路线时,他会惊讶地发现这条船走的是一条圆弧.它最后会回到自己的出发点,从而描绘出一个完整的圆周. 如果这条船改变路线,航道就会变得弯弯折折的,不再是个简单的圆周.但是,不管它怎么改道,无论它怎么行进,它的航线总是在一个球面上. 根据所有这些事实,这位观察者可能会推断出,这条船被束缚在一个看不见的球体的表面上,而束缚它的力正是指向球体中心的重力.要不,他就可能会认为,这条船被限制在一块特殊的空间里面.这块空间是弯曲的,而且弯曲成一个球形,从而迫使这条船走出这样的路线来.换句话说,我们必须在一个力和一种空间几何形态之间作出选择. 你大概会认为这是一种想象出来的局面,但实际上并非如此.地球这颗行星是沿着椭圆路线绕着太阳运行的,正象一条船在某个看不见的曲面上行驶一样.至于这条由两条不同角度的抛物线,我们是假设太阳和地球之间有一种引力来解释的,正是这种引力使地球保持在它的轨道上. 从空间几何形态来考虑问题 不过,我们也可以从空间几何形态来考虑问题.我们不是通过观察空间本身——空间是看不见的——而是通过考察物体在这种空间里的运动方式,来确定这种空间的几何形态.如果空间是“平坦的”,各种物体就会走直线从这个空间中通过,如果空间是“弯曲的”,各种物体就会走出弯曲的路线来. 一个具有确定质量和速度的物体,如果在离开其他质量都很远的地方运动,那么,它的路径真的可以说是一条直线.而当它走近另一个质量的时候,它的路径就会变得越来越弯曲,显然,是质量把空间弯曲了.质量越大,离质量越近,空间弯曲的曲率就越大. 把万有引力看作是一个力,看来要比用空间几何形态去解释它方便得多,也自然得多.但是,如果在考虑光的行进时,情形就会颠倒过来.按照比较旧的观点,光是不受重力影响的,因为它没有质量.然而,当光在弯曲空间里穿过时,它的路径也会弯曲起来.把光的速度考虑进来,它在太阳这个巨大质量的附近经过时路径的弯曲就能计算出来了. 1919年,爱因斯坦的这一理论（发表于三年之前）在一次日食期间受到了检验,人们把太阳位于空间某处时近太阳的某些恒星的位置,与太阳不在此处时这些恒星的位置进行了比较.结果,爱因斯坦的理论站住脚了.用弯曲空间来讨论万有引力,看来要比用力学术语更为精确.