什么是广义相对论?美国留学生如何理解此理论?

广义相对论是物理学家阿尔伯特-爱因斯坦对引力如何影响时空结构的理解。爱因斯坦于 1915 年发表的这一理论扩展了他 10 年前发表的狭义相对论。狭义相对论认为空间和时间密不可分，但该理论并不承认万有引力的存在。据美国国家航空航天局(NASA)称，爱因斯坦在这两篇论文发表的十年间确定，质量特别大的物体会扭曲时空结构，这种扭曲表现为引力。

一、理解广义相对论

要理解广义相对论，首先要从万有引力说起，即两个物体相互产生的吸引力。艾萨克-牛顿(Isaac Newton)爵士在他制定三大运动定律的同一本著作《原理》中量化了万有引力。

美国国家航空航天局格伦研究中心(NASA Glenn Research Center)称，两个物体之间的引力取决于各自的质量和相距的距离。当地球中心把你拉向它时，你的质心也在拉回地球。但是，质量更大的物体几乎感觉不到来自你的拉力，而质量小得多的你却发现自己在同样的力的作用下牢牢扎根。然而，牛顿定律假定重力是物体与生俱来的一种力，可以作用于一定距离。

据《连线》报道，爱因斯坦在他的狭义相对论中确定，物理定律对所有非加速观察者都是相同的，他还证明，无论观察者以何种速度行进，真空中的光速都是相同的。

因此，他发现空间和时间交织成一个单一的连续体，即时空。对于一个观察者来说在同一时间发生的事件，对于另一个观察者来说可能发生在不同的时间。

爱因斯坦在计算广义相对论的方程时，意识到大质量物体会造成时空扭曲。想象一下，在蹦床中心放置一个大物体。该物体会向下压入织物，使其产生凹陷。如果你试图在蹦床边缘滚动一个弹珠，弹珠就会向内螺旋形飞向身体，其牵引力与行星引力牵引太空中的岩石的方式基本相同。

二、什么是广义相对论?

广义相对论是一种关于空间和时间的物理理论，它有着优美的数学描述。根据广义相对论，时空是一个四维物体，它必须服从一个方程，即爱因斯坦方程，该方程解释了物质如何弯曲时空。

三、广义相对论解释了什么力?

广义相对论解释了引力，在这一理论中，引力不再是真正的 "力"。引力场来自广义相对论的描述，是弯曲时空的结果。

四、广义相对论是何时建立的?

广义相对论由阿尔伯特-爱因斯坦于 1915 年建立，爱因斯坦方程的第一个解在 1916 年初就已找到。

五、广义相对论被证实了吗?

到目前为止，广义相对论已经通过了所有的实验检验，但当量子力学(极小粒子理论)的影响成为主导时，广义相对论的适用性就会被打破。

光线在大质量天体（如黑洞）周围发生弯曲，使其成为一个透镜，透视其背后的物体。天文学家通常使用这种方法来研究大质量天体背后的恒星和星系。

据欧洲航天局（ESA）称，爱因斯坦十字星是飞马座的一颗类星体，是引力透镜的一个极好例子。我们看到的类星体是大约 110 亿年前的样子；它背后的星系距离地球大约 10 倍。由于这两个天体如此精确地排列在一起，类星体的四幅图像出现在银河系周围，这是因为银河系的强大引力使类星体发出的光线发生了弯曲。

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