廣義相對論入門 

卡西尼-惠更斯号空间探测器完成的对广义相对论的高精度的验证:在地球和探测器之间传输的无线电信号(绿色的波)因为太阳的质量造成的时空(蓝色的线)弯曲而延迟

广义相对论是一种关于引力理论,它在1907年到1915年由爱因斯坦完成。根据广义相对论,物质之间的引力来自于时空的弯曲。

在广义相对论出现之前的200多年间,牛顿万有引力定律被广泛接受,它成功地解释了物质之间的引力作用。在牛顿的定律中,引力来自大质量物质之间的相互吸引。虽然牛顿也不知道这种力的本质,但它在描述运动时却非常成功。

但是,实验和观测都显示,爱因斯坦对引力的描述能够解释多个由牛顿定律无法解释的现象,比如水星和其他行星轨道的反常的进动。广义相对论还预言了一些关于引力的显著效应,比如引力波引力透镜,还有引力场引发的时间膨胀。2016年2月11日,LIGO團隊於華盛頓舉行的一場記者會上共同宣布人類對於重力波的首個直接探測結果。所探測到的重力波來源於雙黑洞融合。

广义相对论已经成为现代天体物理学的重要工具。它提供了现在理解黑洞(一个引力强大到使光都无法逃逸的空间区域)的基础。其强大的引力也使一些天体(比如活动星系核X射线双星)发射出强烈的辐射。广义相对论也是宇宙学的标準大爆炸模型的理论框架中的一部分。

然而,到现在仍然有大量的问题没有解决,其中最根本的是广义相对论如何和量子力学结合而产生一个完整一致的量子引力理论。




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