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1907年,愛因斯坦撰寫了關於狹義相對論的長篇文章《關於相對性原理和由此得出的結論》,在這篇文章中愛因斯坦第一次提到了等效原理,此後,愛因斯坦關於等效原理的思想又不斷發展。他以慣性質量和引力質量成正比的自然規律作為等效原理的根據,提出在無限小的體積中均勻的引力場完全可以代替加速運動的參照係。愛因斯坦並且提出了封閉箱的說法:在一封閉箱中的觀察者,不管用什麽方法也無法確定他究竟是靜止於一個引力場中,還是處在沒有引力場卻在作加速運動的空間中,這是解釋等效原理最常用的說法,而慣性質量與引力質量相等是等效原理一個自然的推論。
等效原理和協變性原理直接導致了廣義相對論的出現,廣義相對論已在很多實驗和觀測上取得成功。
當然,廣義相對論並非最終的真理(就像牛頓力學一樣),科學界對它的修正從來沒有停止過,民間科學愛好者也沒有停止過對等效原理和廣義相對論的批判。但是廣義相對論仍被科學界認為是至今 少有的 美的成功的理論。 |
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1907年,愛因斯坦撰寫了關於狹義相對論的長篇文章《關於相對性原理和由此得出的結論》,在這篇文章中愛因斯坦第一次提到了等效原理,此後,愛因斯坦關於等效原理的思想又不斷發展。他以慣性質量和引力質量成正比的自然規律作為等效原理的根據,提出在無限小的體積中均勻的引力場完全可以代替加速運動的參照係。愛因斯坦並且提出了封閉箱的說法:在一封閉箱中的觀察者,不管用什麽方法也無法確定他究竟是靜止於一個引力場中,還是處在沒有引力場卻在作加速運動的空間中,這是解釋等效原理最常用的說法,而慣性質量與引力質量相等是等效原理一個自然的推論。
由於等效原理能夠使我們在加速運動現象中找到狹義相對論的“慣性係”,因此,這個原理的存在,使狹義相對論的定律能夠被推廣到非慣性運動中,使狹義相對論與廣義相對論聯繫起來。
通過等效原理,我們可以推導出:越大的加速度,就會使有質量的物體受到越大的重力(引力),那麽達不到光速就是因為我們在那之前會受到無窮大阻力,也同樣可以推導出,接近光速的超快速度會使時間變慢,在大引力場中就同樣會使時間變慢,以至於在黑洞中時間停止。
等效原理和協變性原理直接導致了廣義相對論的出現,廣義相對論已在很多實驗和觀測上取得成功。
當然,廣義相對論並非最終的真理(就像牛頓力學一樣),但是廣義相對論仍被科學界認為是至今少有的完美的成功的理論。 |
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dengxiao yuanli
等效原理
principle of equivalence
引力的最基本的物理性質。在任何一個時空點上都可以選取適當的參考係,使一切物質的運動方程中不再含有引力項,即引力可以局部地消除。如果認為這種消除了引力的參考係是慣性係,那麽,等效原理告訴我們,在任何一個時空點,一定存在局部慣性係。伽利略最早註意到,不同物體沿斜面的下滑運動是一樣的,即引力加速度與物體的組成無關。牛頓根據單擺周期的測量發現,周期衹與擺長有關,而與擺錘的質量和材料無關。這些結果都表明,任何物體的引力質量與慣性質量之比都是一樣的。十九世紀末,匈牙利物理學家厄缶作了更精確的實驗,把精度提高到10□。二十世紀六十年代以來,這個實驗的精度又逐步提高到10□和10□。根據這個性質,衹要選擇適當的參考係,在所有力學方程中,引力與慣性力都可相互抵消掉。這個性質稱為弱等效原理。再進一步推廣,在這參考係中,力學方程和一切運動方程中的引力作用都被抵消掉,這就是等效原理,或稱為強等效原理。
(方勵之)
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弱等效原理 | 面積等效原理 | 時溫等效原理 | 愛因斯坦等效原理 | |
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