广义相对论,能不能用简单的语言来概括一下呢?

作者&投稿:典祝 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
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回答

你在描述中所言也对,对的是光子自身而非宇宙全部,对的是光动时刻而非宇宙拥有及存在过程,宇宙是由无穷多的有型存在个体和无穷多的非固定型态的动态过程体构成,广义相对论讲有光子且有动态质量,光有波粒二性,然而对于光子的产生机制,形为机制,运动机制,作用机制,生与死亡演化机制等都未描述,你的前题是以广义相对论来说明光子是宇宙全部,命题是根小尾太大,单说广义论对光为何是波?怎样为波?波长及波动量怎样存在及其怎样参与宇宙演化等都未有描述,可想而知相对论又怎能担当宇宙演化理论,用相对论这样点微小知识和理解认知根本解释不了宇宙演化规律,我很珍重前辈和主流,没有他们的开拓也没有后来的修正和提高,以广义和量子力学那点知识和悟性来解释宇宙演化实在无能为力,几个等式几个方程又怎能描述宇宙,例如一粒电子的烟灭过程和对烟灭电子周围存在环境影响变化过程,理论界数学界都未有描述,又怎能描述宇宙,如果说电子太小太快不好表述,那就换成在水体动静两种状态下加入或取走一滴水为例,描述水波的运动过程方程,有了它就可从数学角度解释水变冰晶为何没有相同型态,今天没时间了。

首先要颠覆物理学的概念,撇开广义相对论。对于一个光子来说,它是由一个阳物质基因子和一个阴物质基因子构建而成的,一阴一阳是物质极端自动化的体现,光子就是宇宙全自动化的开端!如果把阳物质基因子用1来表示,阴物质基因子用0来表示,那么光线可用0.......来表示,它的速度为每秒三十万千米,速度惊人。所以粒子性是光子的本质,波动性是光子运动的表象,因为不论大或小的粒子高速运动,都必有波动性的。当光遇着大部分的物质原子阻挡时,都会为之俘获,速度变慢且方向发生改变。植物的叶子就能把光子还原为阳基因子和阴基因子,转化为植物内能并贮存起来。所以,光子是宇宙万物之源,更是生命的源泉。

根据宇宙N理论(详见天涯煮酒量子理论升华),光是刚性极强的基本粒子以共振方式传播的机械波,而物质是基本粒子共振和能量粒子共同组成的,波粒二象性和运动性与生俱来。物质可以透过、吸收、反射、折射光,其根本原因就是基本粒子的共振频率与光频率的差异。光从诞生那一刻起,在不同物质的交界面上就演化着光的新生、转化、消逝一生重要的过程,甚至是一束光的全部生命。而物质世界也因光的匆匆急行而变得棱角分明、有模有样、多姿多彩,才能被我们所认识认知。光更像是造物主的忠实而勤快的使者,指引着我们了解万物并开创美好的未来。

如果逻辑是这样,那组成你这个提问者的最基本粒子不也是这样嘛?对于你来说,你的全世界就是全宇宙。那么谁的全世界又不是全宇宙呢?大家都是一样的。

不过随着宇宙的不断膨胀,到确实会出现不同。宇宙的膨胀是不断加速的,势必会有一刻膨胀的速度接近或超过光速。到那一刻,光子的全世界就不是全宇宙了

错误的理解!题主的问题以及表述方式都是不正确的。

对于光子来说,它无任何意识也无智力,因此在光子眼里无所谓什么宇宙或者世界之类的,把人类的眼光安到一颗光子身上,并不合适。

而且,按照相对论的理论,也无法的得出任何关于光子眼里的任何推论,一颗光子就是光子而已,按照电磁感应的方式自己前进,八竿子打不着。



一百年前,一个名不见经传的名叫阿尔伯特·爱因斯坦的德国物理学家在普鲁士科学院提出了他的广义相对论。当时,科学家们显然对这种激进的重构现实基础的理论没有做好思想准备。

(爱因斯坦解释广义相对论的手稿扉页。)

一组简洁的方程把我们的整个宇宙描述成了一张神奇的网,也就是现在所谓的“时空”。根据这一理论,这种网状结构可以通过远处恒星周围的光线弯曲体现出来。在当时,对每一个人来说这似乎都是难以置信的,物理学家们早就知道,光是沿直线传播的。然而,在1919年的一次日食观察中发现,在宇宙的尺度上,光是弯曲的。一夜之间,爱因斯坦成了超级明星。

1919年11月10日《纽约时报》刊登对于光线被弯曲的新观察,并且表示这是爱因斯坦理论的大胜利。

据说,爱因斯坦对其理论被证实的新闻报道表现得相当淡定。当被问及如果他的理论没被证实的话他会有何感想时,他回答说:“我会为上帝感到遗憾,因为这理论是千真万确的。”

使他如此坚定的其实是这组方程本身的极度优雅——如此美丽的东西怎么可能是不正确的呢?量子物理学家保罗·狄拉克借用诗人约翰·济慈的一句诗——“美是真理,真理之美。”来总结爱因斯坦这种对待物理学的态度。

科学的艺术

对美的追求贯穿了整个人类物理学的历史。从这个意义上说,广义相对论是这别致的美学里的极致。对称、和谐、统一感和整体性,这些都是广义相对论中表现的理想状态。如果说量子理论是跳跃混搭的爵士舞,那么广义相对论则是庄严文雅的华尔兹。

当我们庆祝广义相对论百年诞辰时,我们要庆祝的不仅是其作为一个有远见的科学理论,同时其也是一种艺术的胜利。

“艺术”这个词是什么意思?人类已经给出了很多的答案,而且将来还会有更多的答案。作为诗人兼画家的哈珀曾指出,“艺术家的职责就是给概念景观赋以魔性。”其认为艺术应该为精神体验贡献点有魔性的东西。这并不是科学家的职责,但这却是科学可以实现的目标。没有别的科学理论能像爱因斯坦的广义相对论一样让人如此痴迷。尽管爱因斯坦曾经说过,世界上不会有超过12个人能理解他的理论,但是就如同鉴赏伟大的艺术品,你不需要完全理解相对论就足以为之动容(换句接地气的话,就是“不明觉厉”)。

(宇宙时空中的美随处可见。)

本质上,该理论给了我们一个对重力的全新认知,这是一个极度新奇的认知。根据广义相对论,恒星和行星都布局在一张宇宙范围的时空网上,这张网就好比一张蹦床。你可以想象把一个保龄球放置在一张蹦床上,它使蹦床表面发生凹陷。在广义相对论里,这正是一颗恒星或行星对宇宙时空网所做的。只不过我们所想象的宇宙时空网有4个维度,而不是2个维度。

(太阳使其周围的时空网凹陷,使得经过其附近的光线弯曲。)

现在,我们把这种时空概念应用到整个宇宙中,同时考虑所有恒星和星系的引力影响,物理学家可以使用爱因斯坦的方程来确定宇宙本身的结构,这给了我们一个宇宙构架的蓝图!

想象力与理性的完美融合

爱因斯坦的这一伟大成就始于他所说的思想实验。“要是...会怎么样?“这样的疑问在他的脑海中疯狂展开,不断引导他走到新的方向。他高度认同这种智力游戏,对此他曾有一句名言——想象力比知识更重要。引用一句很多艺术家都会赞同的谚语:“知识是有限的,而想象力则可以包容整个世界。”

但仅凭想象是不可能得出这一系列的准确性已被很多事例证实的方程的,而且这还是全球卫星定位系统(GPS)的理论基础。除了想象,爱因斯坦还陷入了另外一个创造力的源泉——数学。

碰巧的是,数学家们恰好建立了一套用于描述非欧曲面的巧妙方法,而爱因斯坦意识到可以将这些工具应用于物理空间。利用黎曼几何学,他对我们的世界做了新的描述——我们所处的时空就是一个动态膜,像一个巨大的有机体。牛顿描述的宇宙是静态的,而爱因斯坦所描述的宇宙是动态变化的,宇宙被巨大的力量撕扯着且充斥着各种怪物。其中有发射X射线喷流的脉冲星,还有会吃掉光线的黑洞,在其事件视界内,时空网都会被撕裂。

(蟹状星云脉冲星的X射线的可见光波段合成图像。)

一个艺术家的重要标志之一是TA对其他富有创造力的思想家产生的影响程度。广义相对论已经深深地融入科幻小说的基因中,《星际迷航》中的曲速驱动、《超时空接触》里的虫洞以及其他无数相关的构想就是最好的证明。

当越来越多人希望弥合艺术与科学的鸿沟时,爱因斯坦的广义相对论提醒我们——科学本身就充满艺术性。

创造性的飞跃是由天马行空的想象与逻辑的力量共同驱动的。正如19世纪的数学家John Playfair 在评论非欧几何学时所说,“我们可以意识到,理性有时会比想象走的更远。”

广义相对论正是想象力与理性的共同产物,两者缺一不可!



在广义相对论中时间和空间的存在不仅不能独立于宇宙.而且不能相互独立。它们由宇宙中的测量定义,譬如钟表中的石英晶体的振动数或者尺子的长度。以这种方式在宇宙中定义的时间应该有一个最小或者最大值,换句话说,也就是开端或者终结,这是完全可以理解的。询问在开端之前或者终结之后发生什么是没有任何意义的,因为这种时间是不被定义的。判定广义相对论的数学模型是否预言宇宙以及时间本身应有一个开端或者终结,显然是非常重要的。在包括爱斯坦在内的理论物理学家中普遍有一种成见,认为时间在两个方向都必须是无限的。否则的话就引起有关宇宙创生的令人不安的问题.这个问题似乎在科学王国之外。人门知道时间具有开端或者终结的爱因斯坦方程的解,但是所有这些解都是非常特殊的,具有大量的对称性。人们以为,实际物体在自身引力下坍缩时,其压力或者斜方向的奢扩速度会阻止所有物质一道落向同一点。使那一点的密度变成无限大。类似地,如果人们在时间的相反方向将宇宙膨胀倒溯回去,他会发现宇宙中的全部物质并非都从具有无限密度的一点涌现。这样无限密度的点称为奇点,并且是时间的开端或终结。

1963年两位苏联科学家叶弗根尼利弗席兹和艾萨克。哈拉尼枓大豆榔他们证明了,所有具有奇点的爱因斯坦方程的解都对物质和速度做过特殊的排列。代表宇宙具「这种特殊排列的解的机会实际上为零。几乎所有能代表宙的解都避免无限密度的奇点:在宇宙膨胀时期之前一定有过一个预先的收缩相。在收缩相中物质落到一起,但是相互之间不碰撞,在现在的膨胀相中重新分离。如果事实果真如此,则时间就会从无限过去向无限将来永远流逝。利弗席兹和哈拉尼科夫的论证并没有使所有人信服。相反,罗杰,彭罗斯和我采用了不同的手段,不像他们那样基于解的细节研究,而是基于时空的全局结构。在广义相对论中,不仅在时空中的大质量物体,而且在其中的能量将时空弯曲。能量总是正的,所以它赋予时空这样的曲,使光线的轨道向相互方向弯折。

现在考虑我们的过去光锥,也就是从遥远的星系来的,在此刻到达我们的光线通过时空的途径。在一时间向上方画空间往四边画的图上,它是一个圆锥,其顶点正是我们的此时此地。随着我们在光锥中从顶点向下走向过去,我们就看到越来越早的星系。因为迄今为止宇宙都在膨胀,而且所有的东西在以前更加靠近得多。当我们更进一步往回看,我们便透过物质密度更高的区域。我们观测到微波辐射的黯淡背景,这种辐射是从宇宙在比现在密集得多也热得多的极早的时刻,沿着我们的过去光锥传播到我们的。我们把接收器调谐到微波的不同频率.就能测量到这个辐射的谱(功率随频率的分布)。我们发现了一个温度比绝对零度高2.7度的物体发出的特征辐射谱。这种微波辐射不能溶化冻比萨饼,但是该谱和2.7度的物体辐射谱那么一致这一事实告诉我们,这种辐射必须起源于对微波不透明的区域。

这样,我们能够得出结论,当我们沿着过去光锥回溯过去,它必须通过一定量的物质。这么多的物质足以弯曲时空,使得我们过去光锥中的光线往相互方向弯折。当我们往过去回溯,过去光锥的截面会达到最大尺度,然后开始再度缩小。我们的过去是梨子形状的。当人们沿着我们过去光锥回溯得更远,物质的正的能量密度使光线朝相互方面更强烈地弯折。光锥的截面在有限的时间内缩小到零尺度。这意味着,在我们过去光锥之内的所有物质被捕获在一个边界收缩为零的区域之内。因此,彭罗斯和我能够在广义相对论的数学模型中证明,时间必须具有称为大爆炸的开端就不足为奇了。类似的论证显示,当恒星和星系在它们自身的引力下坍缩形成黑洞,时间会有一个终结。我们抛弃了康德的暗含的假设,即时间具有独立于宇宙的意义的假设,因此逃避了他的纯粹理生的二律背反。我们证明时间具有开端的论文在1968年赢得引力研究基金会的第二名论文奖罗杰和我对分了这丰厚的300美元。我认为同一年获奖的其他论文没有什么久远的价值。



黑洞周围的物质在引力的作用下“震荡”

科技日报北京7月14日电(记者刘霞)据美国国家航空航天局(NASA)官网消息,一个国际科研团队近日借助欧洲空间局的多镜片X射线观测卫星(XMM—牛顿)和NASA的核光谱望远镜阵列(NuSTAR),首次在黑洞周围观察到了兰斯—蒂林(Lense-Thirring effect)效应。最新研究不仅让一个困扰天文学家们30年之久的谜团真相大白,更能在新环境下进一步验证广义相对论。

虽然这一理论被大多数人认可,真正完全理解它的人不超过10个。

物体落入黑洞一刻,其温度会不断升高,可能高达数百万度,此时会发出X射线。上世纪80年代,天文学家们借用X射线望远镜发现,恒星质量黑洞发出的X射线不断闪烁,且遵照特定的模式。当闪烁开始时,变暗和重新变亮可能需要10秒,但随着时间的流逝,这一周期不断缩短,直到发生每秒10次的震荡,之后闪烁情况突然全部停止,这一现象被称为“准周期震荡(QPO)”。

因为该现象来自距离黑洞非常近的地方,所以引发了包括荷兰阿姆斯特丹大学的亚当·英格拉姆等人的关注。英格拉姆自2009年开始研究QPO。在上世纪90年代,天文学家们提出了一种怀疑:QPO与广义相对论预测的兰斯—蒂林效应有关,但一直未获得证实。

NASA于2004发射的引力探测B卫星,对兰斯—蒂林效应进行了精确验证和测量。科学家们认为,在引力场更强大的黑洞周围,这一效应可能更加显著。在最新研究中,英格拉姆和来自英国剑桥大学、南安普顿大学、日本东京大学的同事,对黑洞周围吸积盘内的物体进行了研究,他们借助XMM—牛顿对QPO观察了26万秒,用NuSTAR对QPO观察了7万秒。结果证实QPO是由黑洞周围的兰斯—蒂林效应引起。

这是科学家们首次在强引力波场内测量到这一引力漩涡效应,未来或许也能借助这一方法,对广义相对论进行测验,如果发现与其相背离的现象,那可能预示着存在一个更深层的引力理论。



五维黑洞是什么真的存在吗?可能破坏广义相对论?

若你认为一般黑洞还是和太空一样神秘怪诞的话。

那你可要再想想了,因为物理学家终于首次成功模拟出在五维世界中黑洞的变化。

而这可能会颠覆我们对宇宙运作的基本认知。

这项模拟实验指出如果我们的宇宙是由五维或更高维度所组成。

那么科学家长期努力想证实或否认的事情,即爱因斯坦的广义相对论(当代物理学的基础)就是错误的。

换句话说,五维黑洞所包含的引力如此强大,我们所知道的物理定律将会失效。

这里要理解的议题很多,所以让我们从黑洞本身开始讨论。

在一个五维空间的宇宙,物理学家假设黑洞更像是一个极细薄的环状体而非孔洞体。

而当它演变时会产生一系列“突起”。

随着时间推移越来越细薄并最终崩断、形成数个微型小黑洞。

环状黑洞(或称“黑环”)于2002年首次提出。

但直到现在,尚未有人成功模拟它们的演化历程。

当前得力于英国剑桥大学COSMOS超级电脑以每秒38.6兆次运算速度来计算,才得以实现。

五维黑洞的问题在于一般认为它可能由“超引力环”组成,其中引力强大,因此产生裸奇点状态。

裸奇点是一种非常奇异的事件,没人了解会发生什么事,只知道广义相对论定律将不再适用。

爱因斯坦的广义相对论是基于我们对于引力如何支配宇宙运行的认知而存在。

我们知道宇宙中的物质会使周围时空产生扭曲,这种扭曲效应即所谓的引力。

由于从100年前首次被提出后,广义相对论就已经通过每项测试。

我们在宇宙中所观察到的一切都遵从该定律,但奇异点却带来了一些问题。




只有匀速直线运动才能使用狭义相对论吗,有什么根据?
综上所述,对于引力场可忽视的情况下,加速直线运动(非惯性运动),狭义相对论可以很好的解决,用不着广义相对论出手,即便出手的话,也还是要回到狭义相对论,毕竟狭义相对论是广义相对论在平直时空下的形式。题目中说到匀速直线运动,而上文只介绍了加速直线运动,那么对于非直线运动又是如何呢?我们将...

狭义相对论是否正确?
所以,狭义相对论是否在所有范围都适用,还没有人能回答。但就目前人们所接触到的领域它是对的。

参考系是非惯性系的,狭义相对论就不可以用了吗?
答案是可以,因为速度是一直连续变化,其实每一个瞬时速度,就是一个参考系。这个人在列车里从静止开始随着列车运动,其实他就是在一直切换惯性系,相当于他从速度为0这个惯性系,一直连续移动到下一个速度的惯性系,直到速度等于1\/10c,他的惯性系才稳定不变了。我们可以把每一个瞬时速度对应的惯性系...

相对论的应用及其适用范围
广义相对论:主要是用在GPS导航等领域(如果不考虑相对论效应,GPS导航会非常不准)。狭义相对论只在非引力场条件下成立,而且当速度接近光速级别的时候才会有效果,否则根本觉察不到;广义相对论适用情况会大很多,基本都能成立,只是在正常情况下人类不会注意到这种效应,因为空间中引力太小了。

何谓“相对论”?
由上面的讨论可知,绝对空时观,伽里略变换,经典速度相加定理,力学相对性原理和无限多惯性系的存在,这五件事情是互相不矛盾的。二、狭义相对论的产生过程(一)狭义相对论的产生依据:1、相对性原理:物理定律在任何惯性座标系中都具有相同形式。2、光速恒定:在任何惯性座标系中,不论光线源自静止或运动的光源,光速一律...

你觉得相对论是正确的吗?
以我的水平能看的懂狭义相对论,但是黑洞是广义相对论中的。这两个都是相对论但是不是一个级别,用爱因斯坦他自己的话讲,如过没有我发现狭义相对论迟早会有人发现,但是广义相对论只有我能发现。当时世界人们看不懂的也不是狭义相对论而是广义相对论。狭义相对论看懂不难,建议有兴趣的可以自己去找论文看看。 我自...

有谁能解释下广义相对论与狭义相对论的区别和关系,还有相对论在现代有...
狭义相对论是相对论的微分形式,广义相对论是相对论的积分形式。 有人说:“一个物体以接近光的速度运动时,它的时间会变慢。”相信这句话很多人都听到过。 但是,这句话本身不是相对论中的内容,而是用绝对性概念偷换了相对性概念。 相对论中最重要的概念就是相对性,没有相对就没有意义。什么说的“一个物体以...

狭义相对论在物体做圆周运动的时候适用吗?如果不适用,为什么那么多算航 ...
一般认为解决双生子佯谬必须用广义相对论,这里存在着一点误解。的确要正确解释双生子佯谬的问题是需要用广义相对论,但是要得到双生子佯谬的结果(两人碰面时年龄分别是多少),只要留在地球上的一方可以看作惯性系,以及知道旅行者在该惯性中运动的描述,那么完全可以用狭义相对论回答这个问题。举个例子说...

爱因斯坦《相对论》是怎么回事
在今后的广义相对论中可以知道,非惯性系中,时空是不均匀的,也就是说,在同一非惯性系中,没有统一的时间,因此不能建立统一的同时性。 相对论导出了不同惯性系之间时间进度的关系,发现运动的惯性系时间进度慢,这就是所谓的钟慢效应。可以通俗的理解为,运动的钟比静止的钟走得慢,而且,运动速度越快,钟走的越慢,...

相对论在微观上真的一点不能用吗 ?
不是不能用,狄拉克就把相对论和量子力学结合起来,预言了正电子的存在。只是在有的地方二者目前还不能共存。有书《量子电动力学》等等,涉及到相对论,可以去看。

东兴市19416142503: 老是听说相对论,能用简单明了的语言说明广义相对论么? -
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东兴市19416142503: 请用最通俗易懂的言语告诉我什么是爱因斯坦的广义相对论?我是文科生
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