这意味着,不仅根本不存在“引力中性”的物体,而且所有物体都具有完全一样的相应引力荷 。这只有在引力质量与惯性质量严格相等时才可能 。这种相等性于是被接受为一条公理,称为等效原理 。
这种相等起初被认为只是近似的,后来却经受住了整个科学史上最高精度的验证 。匈牙利男爵罗兰·万·厄缶先在1889年,后又在1922年对等效原理作了验证,精度达十亿分之一 。现在 , 检验精度已经提高了1000倍 。由于一个物体中的所有能量都对惯性质量有贡献(把电子和核束缚在原子中的电磁能就很显然) , 我们就能得出结论:所有能量都有重量,甚至是光也有重量 。
爱因斯坦意识到,等效原理是理解引力的关键 。引力与电磁力大不相同 , 包括进引力,将给狭义相对论带来实质性的扩充 。让我们来进一步考虑等效原理的物理意义 。
在爱因斯坦看来,引力质量与惯性的等效只是一个更强得多的等效性的弱形式,而强等效性是把均匀引力和加速统一起来 。爱因斯坦指出:
①任何加速都相当于引力 。一个坐在加速度与地心引力(g=9.8/秒2)相等的飞船里的人感觉不出来与站在地面上有什么区别 。
②引力的作用可以通过选择一个适当的加速参考系来消除 。他的著名例子是一架突然断了缆绳的电梯,电梯中的人将觉得失重,与在太空中已脱离地球引力的人的感觉一样 。
我们在这里看到引力与自然界所有其他的力(如电力)之间的巨大差异 。不可能用加速来冒充电力,因为一个电场中的物体并不受到同样的加速 , 加速度与物体的电荷有关 。准确地说,引力实际上不是一种作用于时空中的不同物体之间的力,而是时空自身的一种性质 。
引力对人们早已熟悉的时空结构摧毁性地入侵的结果,就是广义相对论 。
物理学的自洽性要求一种相对性,即要求参考系中的物理规律能取相同的形式 。在这个意义上,广义相对论可说是推翻了狭义相对论 。狭义相对论里的参考系都以恒定速度运动 , 不受力,没有加速度 。时空连续体是一种平坦的不毛之地,没有任何局部特征,这种空虚性保证了位置和速度的相对性 。但在引力存在的情况下,所有参考系都受到加速 。因此在广义相对论中没有惯性参考系 。时空连续体变得坑洼不平,而位置和速度只能相对于这样的时空来确定 。所有的参考系,无论是不是惯性系,只要我们知道如何从一个参考系正确地过渡到另一个,就能用来描述自然定律 。从这个意义上讲,爱因斯坦引力理论的名称是取错了,因为广义相对论的相对性比狭义相对论是减小了 。
由于一个均匀引力场能由一个加速来消除或代替,并且反之亦然,一个在这个场中下落的物体就不受任何力(人之没有落向地心是因为他脚下地面压力的阻挡) 。恒定引力场中的自由下落因而就是物体的“自然”运动 。对宇宙中任何一个足够小的区域而言,引力的变化不大,则自由下落运动定义出一个局域惯性参考系,其中的物理定律取其最简单的形式,即由狭义相对论所给出的形式 。狭义相对论并没有被完全抛弃,它是被包括到一个更广泛的理论中,而保持在一定范围内的适用性 。
文章插图
爱因斯坦的相对论及量子力学的依据及原理是什么?相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由爱因斯坦创立 , 分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论) 。相对论的基本假设是光速不变原理 , 相对性原理和等效原理 。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱 。奠定了经典物理学基础的经典力学,不适用于高速运动的物体和微观条件下的物体 。相对论解决了高速运动问题;量子力学解决了微观亚原子条件下的问题 。相对论极大的改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念,提出了“同时的相对性”,“四维时空”“弯曲空间”等全新的概念 。
- 一岁多的宝宝不爱喝奶粉了怎么办 一岁半宝宝不爱喝奶粉有什么好办法
- 关羽在人们心中的形象,中国民间对关羽的崇拜
- 日本的祖先是什么人「日本人的祖先到底是谁笔者找到了四个最有可能的观点」
- 杜重威深受重用镇守北方的后晋皇亲为何投降辽军灭亡后晋
- 杜荀鹤写了哪些诗「他的诗是唐诗最后一缕余晖杜荀鹤十首佳作通俗自然清新秀逸」
- 历史上杜小月是纪晓岚的什么人「历史上的杜小月的原型是纪晓岚的小妾老纪真是老牛吃嫩草」
- 杜金蝉被满清统治者用极其残酷的手段杀死的巾帼英雄
- 犯困提神醒脑的方法 有什么快速提神的方法
- 房价涨了一倍卖房亏吗 500万的商铺一年租金
- 女人出轨了男人继续原谅是真的吗