为什么说引力场中大质量物质能引起时空弯曲?尤其是引起"时间"弯曲的原因是什么?
来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/11/07 16:54:07
为什么说引力场中大质量物质能引起时空弯曲?尤其是引起"时间"弯曲的原因是什么?
为什么说引力场中大质量物质能引起时空弯曲?
尤其是引起"时间"弯曲的原因是什么?
为什么说引力场中大质量物质能引起时空弯曲?尤其是引起"时间"弯曲的原因是什么?
时空弯曲都是以引力作为体现的.
有两个思想实验能够得出时空弯曲.空间的弯曲是自由下落电梯里面的一束光,而时间的弯曲是落钟实验.
试想在一个自由落体的电梯里面,一束光在两面正对的墙壁之间传播,在电梯里面的人看来,光是笔直的从一面墙照射到对面的墙上的对应位置,但是在电梯外静止的人看来,由于电梯在以自由落体运动,当光发射之后要经历一段时间才到达对面的墙,而电梯已经下落了一定的距离,如果光要打在对面墙上对应的位置,光就必须弯曲向下.但是光应该是一直沿着空间中的直线传播的,既然光路被弯曲了,一定就是空间被弯曲了.
而时间的弯曲是落钟实验,实验里面,在一个房间的天花板和地板上有两个钟,一开始的时候两者是精确无误的,之后两者都要做自由落体运动.如果上面那个钟先下落,在开始下落的时候向地板上那个钟发射一个光子,并且开始计时;地板那个钟收到这个光子之后也随即下落并开始计时.
问题是,光子从天花板来到地板需要时间,在这一段时间里面,天花板的钟已经有了向下的速度,当两个中一起做自由落体运动之后,天花板的钟会慢慢向地板的钟靠近,因此会令它发射的光产生多普勒效应,地板钟所收到的光的频率比天花板钟的发射频率略快,也就是说天花板的时间是比地板的时间更快的.这就是时间弯曲所造成的效应.
不是说大质量的物体能引起,所有有质量或者能量的物体都能引起。只是大质量的要明显。
至于原因,广义相对论没有给出。就跟万有引力一个意思吧。。只给出这个引力是啥样子的,不给出产生原因。
当然,也见过构造一个场的作用量,用变分导出爱因斯坦方程的。...
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不是说大质量的物体能引起,所有有质量或者能量的物体都能引起。只是大质量的要明显。
至于原因,广义相对论没有给出。就跟万有引力一个意思吧。。只给出这个引力是啥样子的,不给出产生原因。
当然,也见过构造一个场的作用量,用变分导出爱因斯坦方程的。
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引力场中质量大的物质,比如中子星,更厉害的是黑洞。对四维空间,比三维空间多了时间轴,一般人可能只是认为在长、宽、高的轴上,再加上一根时间轴,但对于其具体情况,大部分的人仍知之甚少。 有一位专家曾打过一个比方:让我们先假设一些生活在二维空间的扁片人,他们只有平面概念。假如要将一个二维扁片人关起来,只消用线在他四周画一个圈即可,这样一来,在二维空间的范围内,他无论如何也走不出这个圈。 现在我们这些生活...
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引力场中质量大的物质,比如中子星,更厉害的是黑洞。对四维空间,比三维空间多了时间轴,一般人可能只是认为在长、宽、高的轴上,再加上一根时间轴,但对于其具体情况,大部分的人仍知之甚少。 有一位专家曾打过一个比方:让我们先假设一些生活在二维空间的扁片人,他们只有平面概念。假如要将一个二维扁片人关起来,只消用线在他四周画一个圈即可,这样一来,在二维空间的范围内,他无论如何也走不出这个圈。 现在我们这些生活在三维空间的人对其进行“干涉”。我们只需从第三个方向(即从表示高度的那跟轴的方向),将二维人从圈中取出,再放回二维空间的其他地方即可。 在我们看来,这是一件简单的事,但在二维扁片人的眼里,却无疑是不可思议的:一个人明明被关在圈内,怎么会忽然消失不见,然后就出现在另一个地方! 对我们这些三维人而言,四维空间的情况就与上述解释十分类似。如果我们能克服四维空间,那么,在瞬间跨越三维空间的距离也不是不可能。 下面再做一个试验:将一些橡皮绳按经纬线的样式编成一张网,将之张平,我们可以将之近似看做是二维平面,然后将一个小球放在网上,橡皮网在小球的重力作用下凹陷,这就形成了三维空间。 但从空间的内部去观察这个空间,却往往是看不清的,那些二维扁片人并未必意识到他们所生活的空间已经发生了扭曲。当他们从平面来到这个凹陷处,并且这个凹陷已深到了一定程度、或扭曲到一定程度时,二维扁片人也可能自由来往于三维空间。 这个引起空间扭曲的小球在我们三维世界的例子就是黑洞。黑洞事实上是存在于四维空间的一种现象,或者说,黑洞是连接三维世界与四维空间的通道(当然在下绝不是说“如果谁要去四维空间,就请往黑洞走”,那样只会“死无全尸”而已^O^)。我们有可能通过对黑洞的深入研究,找到克服四维空间的办法,那样的话,瓦普跳跃飞行就不再是梦想了。 现在科学家已经证实,黑洞的存在确实会令周围的空间极度扭曲。根据广义相对论,光线在正常的空间里以直线传播,但当空间扭曲时,光线会随着空间扭曲的方向而扭曲。如果能给一束射进黑洞的光线拍照的话,我们就会发现,光线呈螺旋形指向黑洞中心,因为黑洞的巨大质量已使周围的空间扭曲得不成形了。 但事实上,这样的照片是拍不出来的。因为黑洞连光线也吸收,我们根本无法通过肉眼看见它,又如何能拍下照片(当然在下指的是普通光学照片,如果是射电天文望远镜,说不定能拍到这奇异的场景)?
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恩 .....。。。。 同日の摩羯 的回答不错
这里我们借用一个模型式的比拟来加以说明。假如有两个质量很大的钢球,按牛顿的看法,它们因万有引力相互吸引,将彼此接近。而爱因斯坦的广义相对论则并不认为这两个钢球间存在吸引力。它们之所以相互靠近,是由于没有钢球出现时,周围的时空犹如一张拉平的网,现在两个钢球把这张时空网压弯了,于是两个钢球就沿着弯曲的网滚到一起来了。这就相当于因时空弯曲物体沿短程线的运动。
先提出这个假设,然后一系列的观察实验...
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这里我们借用一个模型式的比拟来加以说明。假如有两个质量很大的钢球,按牛顿的看法,它们因万有引力相互吸引,将彼此接近。而爱因斯坦的广义相对论则并不认为这两个钢球间存在吸引力。它们之所以相互靠近,是由于没有钢球出现时,周围的时空犹如一张拉平的网,现在两个钢球把这张时空网压弯了,于是两个钢球就沿着弯曲的网滚到一起来了。这就相当于因时空弯曲物体沿短程线的运动。
先提出这个假设,然后一系列的观察实验证明了理论的正确性。
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