爱因斯坦相对论简单解释,广义相对论如何解释清楚?
可能只需要一句话,即广义相对论认为:引力是时空的几何爱因斯坦相对论简单解释。
(为了通俗,后面尽可能不提及术语)
所以要充分理解只要明确两个概念:
时空
几何
时空时空不是简单的时间+空间,必须将观念转变为:时空是一个不可分的整体。(这个观念最早由闵可夫斯基主张)
时空的一体性体现在光速不变性上,或者说这就是为什么光速是一个常量的原因——因为光速是时空的内在结构。说白点,就是时空的结构里面存在着一个固定的对应关系:一个段空间距离就是一段时间距离。而这个关系的量化就是光速常量c。[头条·小宇堂——未经许可,严禁转载]
时空的这种一体结构,用我们日常生活的经验不大容易理解,但实际上我们是有可以类比的生活经历的。只是要提醒你注意一下,这也就是所谓的:时间-空间压缩效应。
上图:时间-空间压缩效应——技术缩小了我们的世界。
1500-1840年代:航海船
1840-1920年代:火车和蒸汽船
1920-1940年代:螺旋桨飞机
1940-现在:喷气式飞机
上图:再换一幅横向的图,看得清楚一点。
1970年代,三桅杆小型船只
1930年代,螺旋桨飞机
1990年代,喷气式飞机
时间跟空间的关系就是这样,速度越快那么能够在单位时间内跨过的空间距离就越大,但这种趋势不是没有极限的,它受制于我们时空的结构,任何相对速度都不能超过一个极限——光速c。因为要足够通俗,所以这里就不再详细阐释相对速度的非线性关系以及洛伦兹因子等等概念,只要记住:速度总是有参照点的,参照点不同,相对速度就不同,而不同的相对速度是都有共同的极限值,这是时空的结构造成的。
几何几何,可以通俗地称为“形状”,也包含形状的度量等等。通俗地说,广义相对论的核心就是把引力解释为时空的形状。
上图:时空的形状,注意每个节点上的小时钟代表了时间的量。
上图:如果物体运动起来,这个几何的概念就更清楚了。
(上面这两个个是我能找到的最贴切表达广义相对论的图示了,很多图示都是非常误导的,尤其是那种蹦床图和凹洞图。)
上面这种被物体的质量“带坏了的”三维网格,就非常形象地演示了引力与时空几何的关系。但真实的时空网格是四维网格——除了空间的网格会发生疏密变化,时间也会相应发生疏密变化(这个略微费解一点)。于是,在大质量物体旁边时间会走得慢一些。例如地球的地核,因为处于质量中心,它自45亿年前形成至今,理论估算其年龄会比地球表面年轻2.5岁左右。如果按这个逻辑想下去,那么黑洞周边的物体的这种现象就会更明显,那黑洞里面……?(让我静静,让我静静……)[头条·小宇堂——未经许可,严禁转载]
总结一下我们的宇宙在宏观方面最复杂的关系就是质量跟引力的关系,因此广义相对论对这方面进行了触及本质的研究。广义相对论主要揭示的关于宇宙的奥秘可以用这么一句来描述:质量告诉时空如何弯曲,而时空的弯曲告诉质量如何运动。