科学前沿与哲学相对论

第4讲

爱因斯坦与物理学革命审天地之美，穷万物之理一.两朵乌云二.狭义相对论三.弯曲的时空——广义相对论四.相对论的进展五.爱因斯坦的成就与影响一.两朵乌云

1900，开尔文勋爵：物理学的大厦已经建成，未来的物理学家只需要做些修修补补的工作就行了。但是，明朗的天空还有两朵乌云：一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。第一朵乌云：黑体辐射量子论第二朵乌云：迈克尔逊实验相对论19001905“黑体辐射”“绝对黑体”（黑体）是在任何温度下都能全都吸收落在它上面的一切辐射的理想物体。根据经典物理学，可以得到：辐射的能量与频率的平方成正比。所以，当辐射频率极高时，能量必然趋于无穷大，即在紫色端发散。对于由经典物理学解决热辐射问题导致的这一结果，被称为“紫外灾难”。

迈克尔逊：地球就像一艘没有摩擦力的船穿过海水一样穿过“以太”。C:游泳者的速度；V:水流速；L:距离游泳者往返一次所需时间：如果将游泳者换成光，地球的公转速度可以算出，v/c=1/10000.因此在地球上验证地球穿越以太的实验，其精度起码达到一亿分之一！但是，迈克耳逊与莫雷在1881-1887年的实验中没有发现以太风，于是：要么以太随着地球一起运动（斯托克斯1846年的以太拖曳，基于1818年菲涅尔发现的光速在流水中的变化），而这就无法解释布拉德雷1728年发现的光行差现象（利用以太风理解恒星光的偏移）；要么根本没有以太这种东西。迈克耳逊他们如实地报道了实验结果，但迈克耳逊没有意识到他们所做的实验给出的结果具有的重大意义，他称他的实验是一次没有给出预期结果的大失败。但是正是这个实验提醒人们必须重新审查被视为“神圣”的经典物理学的根基。迈克耳逊为此而获得1907年的诺贝尔物理学奖，他也是获得此奖的第一位美国人。

运动光源实验

◆观察双星中每颗星的半周期，如果光速与光源速度有关，则二颗星的半周期不同。“数学物理当前的危机”物理学的新发现已经推翻了物理学过去建立起来的基本原理：放射性和镭的永恒发热的发现，推翻了能量守恒定律；电子电磁质量随速度而变化的发现，推翻了质量守恒定律，“以太漂移”实验的否定结果，推翻了伽利略相对性原理；电磁作用以有限速度传播，使电荷体之间的相互作用违反了牛顿第三定律。—彭加勒《科学的价值》爱因歼斯坦娘生平伐（Ⅰ）18筝79困.3哈.1泉4蹲诞悠生于过德国视乌尔辞姆中，盗小学语时代沿德国苗慕尼铅黑18骑95税-1泪89听6蛋瑞士洁阿劳搂中学封一年18巴96槽-1铁90察0恒苏黎箩士工评业大抬学学怒习19的00箭-1伏90悼2段艰辛舱求职羽，四盛面碰耽壁19叉02组-1凝90士9屑伯尔钱尼发售明专榜利局钓工作初期彼科研某情况偏：莲19虹01伐--悼--并--龟-1眠篇论行文19拳02耐--告--码--省-2旁篇论集文19输03信--剪--岂--污-1艳篇论美文19只04节--瓦--幸--缸-1锄篇论篇文希尔下伯特本：没有舌比专连利局见对爱建因斯政坦更适径合的另工作匹单位私了空闲锄、宽陵容E=辛mc2狭义味相对品论博士魔论文获诺架贝尔辫奖之侍作导致Pe川rr枝in抄获诺项贝尔蛾奖19挑05爱因港斯坦与生平礼（Ⅱ）19顾09比-1匪91误4史进芹入大秤学工霞作（追苏黎射士，沙布拉格密等地愈）19颠14毛-1瓜93召3础柏关林大来学教哀授，俱德国赵物理生研究所橡所长、院士19馅15斜提踩出广挡义相按对论（3幻玉6岁骑）19糕33倚-1恳95绳5桥德响国法抖西斯错上台权，爱器因斯像坦到古美国他普林恋斯顿粪大学辨高级和研究滔所任领研究李员19笔55级年4竿月1定8日皱逝窗世二.诉狭义杨相对帐论骨Sp拐ec逢ia勿l咽Re妹la润ti顷vi脑ty光是貌电磁青波，技是以蔬太的输波动理论迈上的优困难麦克扰斯韦纱电磁镇理论作为调相对应性原弦理表星达式辩的伽波利略曾变换光速预对不严同参当考系京应不肺同，归不应坑是同老一个C值光速C是酬一个写常数实验沙上的防困难(1毫72歪8,搜18愚10捆)地球结相对纯于以统太运述动吗畜？光行液差现执象：香地球爆相对春以太驱有运锣动18组87刃:迈救克尔蜓逊—扎莫雷饲实验迈克骡尔逊向莫雷物理刊学家衡化竟学家“零仅结果令”！洛伦堤兹的脉解释益：以太故相对净于绝蒸对空盛间静唤止。洛伦孕兹收窃缩：x’蹄=x夏-v券ty’坏=yz’评=zt’打=t伽利喂略变椒换（速耻度叠挨加的立平行哨四边毅形法户则）洛伦埋兹变肌换：仓相对尸于绝怜对空腿间的复变换爱因构斯坦拣的新仆理论相对姨性原伪理光速采不变尚原理洛伦哨兹变俗换不存音在绝自对空富间，喜一切炼运动塞都是浓相对吹的洛伦梁兹变热换是支任意痛两个宜惯性进系之次间的鼓变换V是棍相对颗速度爱因驴斯坦腾：洛伦迟兹反饭对爱锋因斯核坦的碰观点兵，给爱绞因斯胖坦的潜理论喂起了徒个名邪字：相对植论相对慨论认森为“同励时”谨是相偿对的动尺膊收缩矩：仿空瞎间是纵相对的动钟疾变慢炎：伏时析间是劫相对的质能援关系丙：说明殊同时奴具有庙相对栽性，顺时间骨的量目度是泥相对筝的。和光速温不变紧密免联系路在一声起的闭是：赴在某杰一惯瓜性系乳中同时发生甘的两枕个事励件，陵在相盆对于优此惯银性系奔运动些的另夏一惯薪性系饿中观款察，窄并不一煤定是肠同时发生此的。同时龟的相味对性B2l0ABA2lv闵可年夫斯否基时眠空引入慢闵可拉夫斯崇基四烟维时握空的碗新表始述，肆将时羽间处疫理为般与三削个空瓶间坐支标垂繁直的性第四们维，房诚四维墓时空扛间隔幼定义猜为ds2=c2dt2–dx2–dy2–dz2,这是苦在各典惯性乐系中赴不变两的量渣；还驳出现休了其半他与眯四维商时空狠间隔旦有关鼓的相羽对论咏不变牲量，维空间国与时粱间，踪蝶动量烫与能图量，劲电场漆与磁甩场等流形成组了有和机的箩统一疑体，扭并且务推导弃出物嫩体总述能量E与质驰量m的关预系式E=六mc2。在蚂彭加意勒和坟爱因陪斯坦饲看来篮，闵挡氏时抚空的示结构厅不是效先验疯的，耻而是姨与光烂速不艇变原睡理有表关的投操作炸约定挂的结施果。洛伦斤兹变粪换=空训间转私动变表换+彼时间贩和空眨间的葱伪转未动=保定持两赶个时邪空点蔑之间影的时屿空距稳离不胆变一个者光子厅的世躲界线膝的切富矢量务是一朵个类中光矢疑量，撞开平溪方后剖得到因一对哈共轭街旋量伟，如悦同环耻绕旗彻杆的缺旗帜旷面。时空驻结构顽与因秩果性

设第一个事件时空坐标(0,0,0,0),第二个事件任意(x,y,z,t)则,为空间间隔.

两事件用光信号联系

两事件可用低于光速的信号联系

两事件不能用光信号联系这种划分是绝对的,与参照系无关。

间隔

光锥--据-蚀间隔朝分类秘的几填何意模义类空间隔类时间隔称为绝对将来称为绝对过去因果关系?机动喘目体录症上页惜下哭页婶返回战结滴束双生喘子佯任谬究竟叼是谁角创造剑了相杨对论溜？爱因另斯坦解的创芳新之甜处：（1）箭坚持台相对煮性原亦理（2愉）认势识到眉光速久是绝食对的菜（最困膀难的奴思想寨突破）（3）趋时间充能量空间作动量19重05乏年以狗前,及通汪过引叉入各抓种假吊设对及牛顿焰理论调修修泽补补职,得到罗了用本以解坝释新偏实验纱结果罩的各硬种公需式:斐兹印杰惹狱（18横89）—洛伦欲兹收族缩假帆说(1穷89瞧2)勉:拉摩锹时钟蚕变慢唉假设(1切90首0)统:洛伦司兹质量—速度避关系筹式(1断90联4)阳:爱因徒斯坦伪质量—能量级关系粮式:洛伦麦兹变仓换真空凭光速c的极屯限性这些查公式绵全与探当时纽奉新的霉实验格结果蓬相符1.它们创都包基含真报空光唉速c2.它们陆分别洞来自胸不同恳的假尺设或翼不同除的理忆论18生98圆彭加胁勒《拆时间迁的测风量》候，确卵立光饼速不党变原星理19恋02害彭加卖勒否慰认绝肿对空血间，减绝对美时间再（但炕仍承灭认有抓以太膊）批评束相对乎于绝窑对空锋间的南动尺深收缩刮假设支，认容为“腰相对赖性原烂理”测适用旦于电争磁理歌论，大这影粉响了抢洛伦支兹提躲出地谜方时赞间概膛念。19厦04栽彭基加勒·正确俊表述然“相徐对性煌原理戏”·提到鞋用光肆信号恼对钟举，但蛙认为罩得到台的是伟地方落时间躺，不秧是真稼实时熊间。·推测皱真空仁中光筹速c是丽常数币，且粱可能缎是极袭限速堂度；约定槐主义彭加遵勒在梦哲学开上既灯继承状马赫病的经吩验一瓶元论,又妈继承摄了约例翰·赫聋歇尔划与威鞋廉·暖惠威探尔的级假设逃主义堡，在逐《科共学与敲方法断》（半19违02削），芝《科氏学的析价值浙》（察19移05稻）与明《科趁学与窜假设烦》（君19峡08内）等誓著作羡中提费出了螺约定孙主义吵哲学俊。“理论债自然瓣科学态的许胞多一售般的辫原理泳（惯装性原羞理，茫能量弯守恒羽定律旦等等稠），典往往败很难第说它国们的帝起源捷是经丸验的湖，还养是先经天的悦。实景际上掩它们际既不害属于沟前者蓬，也劫不属斗于后凳者，堪它们蛋都是绝以一故些假困说为熟前提阳的，站完全柄是以也人的滚意愿蛾为转谨移的笑约定侧。”已“凡溜原理链都是毛一些嫩伪装画的定棋义和眨公约璃，不絮过它裳们仍驱是由必实验兆的定忠律引破出的。”他把荷相对抵论取犹代牛洲顿力识学，视看作碧是时蕉空定扬义约鼠定的狮变化梦。19腾05娇爱因糠斯坦跟发表扬相对缸论（论骆运动查物体挎的电短动力哀学）只有永他认逝识到（1）节必须铃彻底闪抛弃毫绝对晓空间丘（以伶太）必须易彻底冷抛弃姻绝对压时间城（同毅时的道绝对疯性）（2穿）“盘同时免”是揉相对煤的，钻可以蜓用光环来对蛋钟，渠定义药“同今时”（3档）新煎理论旷是一骆个时淋空理巩论爱因贴斯坦睡的特瓦点是座斯宾毫诺莎胞式的释用“乱望远表镜”浊看世触界和助莱布恩尼茨侨式的嗽用“言显微滚镜”落看世念界的哥统一交，“认识唱原则箭性的沿东西备的强押烈愿笑望，裂导致高了把芦大部萌分时酸间耗蝇费在健无结戏果的蜘努力忽之中乘”。杨振果宁教畏授洛伦响兹只势有近咸距离面眼光便，没腰有远滋距离啊眼光洛伦董兹（续只重织视解向释实鉴验与加观测煌结果你）局忽部修统改物谊理理泳论，雾不从喷哲学尼角度孩考虑彭卡林莱只怜有远蛛距离纺眼光嚷，没梢有近默距离碎眼光彭卡慌莱只由从哲申学和糖数学吊的角委度来员考查袋问题,位不从术实验敬和测言量的妻角度张考查爱因机斯坦句具有脉自由淡的眼干光，奶既近起距离谱又远腿距离屠观察暴问题既重越视实顿验和特观测夸，又蹄注重犹哲学炼探讨垄（马军赫著名作，卧“奥从林匹响亚学柔院”袜）洛伦车兹是亦技术枯型的遣，彭范卡莱犯是哲妇学型滚的，典爱因能斯坦幅是物汽理型配的。洛伦与兹变参换：苏相对剑于绝乏对空教间的锅变换如果鲜要求恢质点霸力学购定律叛相对穗于洛饼伦兹劝变换同也不支变，恼则牛顺顿动卖力学组方程告就非录加以班修改栋不可挡，这京就是己后来燥爱因才斯坦镇从一芒个全介新的寒观念衬出发番完成播的工裂作。右边呀的齐各次洛迅伦兹交变换程要求衣：t=由t'喘=0闪时，刑k和艘k'秩系重浇合，言v沿袜x正滚方向膛。在t搅=t鼓'=物0时自，k侍和k丛'系劝不重强合，班v沿睁x正叹方向串。时，溜成为农彭加虎勒变弹换（投19搅05息，1届90律6）阵：相对最速度蛮与坐瘦标轴就不平愉行的Lo浓re痕nt验z变换仍假乖定k和k’的原粘点在t=止t’=o时重鄙合，源并假掩设r和r’是同尾一点驳在两鲁坐标溜系上惰的径剂矢，v（vx,vy,vz）是k’系相吐对于k系的轿速度双，那贵么齐丸次Lo洒re沟nt型z变换病改变尖为：r’=r顷+v盘{(γ-1睡)r辰v/υ2–γt}邀,择t’唐=γ(t扛-r牙v/拣c2)仍假疑定假定k和k’的原劈燕点在t=要t’=o时重窃合，迁但两饭个坐狡标系猾的轴阁的方庙向并跟不平猎行，菊两惯屿性系灯相对烘速度炮的方险向也贺是随唯意的旺。在饥这种脏情况队下，涛如果范将k’系绕o’的某罗轴转路动，士使它介变到召与k系平劲行的k’1系，位就可乐以在k系与k’1系之哀间应远用上茅述Lo昏re硬nt趣z变换幅的矢攻式，粗我们抓用D代表客这个班转动蛙算符逗，就迈有：Dr’=r才+v抬{(γ-1求)r毕v/υ2–γt}兽,效t’危=γ(t嫩-r状v/晕c2)最一乡丰般的泡洛伦药兹变换：它们签的全顶体构弓成全夺洛伦弦兹群初始散条件K’系K系闵可渡夫斯窄基时倚空的喊双曲秀几何在牛枝顿力鼠学中跨，位旋形空勤间，涌速度着空间辱都是望欧氏欠空间似。而船在狭棋义相塌对论政中，攀闵氏柄时空怎是伪盐欧的朴，速面度空粒间是己双曲刚空间数，加么速度置空间努也是背非欧笼空间椒，区神分粒径子纵坡质量圈与横拳质量镇是建蜡立在隐加速师度可哀以线道性叠丧加的林错误吃前提懒上的。惯性事系条氧件等套价于慨时空安和速讽度均假匀且稳各向涨同性遭。光乔速不枯变性印是确孩定速召度空爷间曲哨率半无径的无附加蛙条件荐。洛伦勤兹变坛换相艘当于锄闵氏帝时空客在包示含时榨轴的兰平面莲上进邮行，递旋转焰角是慢虚角训：tgφ=i剑v/屈c。虚角豆的三罚角函汗数，遍相当搜于双御曲函岔数，债速度垒空间招的双禁曲面巧的曲秒率半住径是挎光速c，于除是thψ=v势/c，洛驻伦兹终变换与就成料为：x’属=x望chψ-u贤shψ,y’歪=y混,z’路=z肉,t’遮=t乓chψ-x横shψ牛顿据时间膊坐标帆与茄爱因芽斯坦荣时间益坐标皱的瞧差会别tN=t0+x坏/∞牛顿爱因妄斯坦洛伦娱兹变存换:伽利考略变私换动力絮学●花爱因拔斯坦现（1淹91弦6）谜：“狭义考相对标论与效经典维力学照的分摧歧，不在恩于相麻对性妈原理昆，而只伯在于部真空狭中光兼速不贡变的冒假设剪。”牛顿时空狭义时空双程时空普遍时空双程不变单程可变单程不变物理捞效应触相同物理请效应娃不同19拜6319修4919椒7719吩05盖莫开夫的择科幻术曲解相对电论性魄的视洒觉形摘象相对潜论中远的“测量”，不遣是通安常意千义下鄙的“看”。要湖看到杯一个吹物体司的立肺体形棉象，枝就要尝求从寇物体波上发活出的虑光子域同时岁落在往我们踏的视蒙网膜母上成退像，状这就往意味洽着这俗些光姜子并桥不是隔从物主体的唤一切窄点同范时发桂出的饭，而涝是较陡远的余点上歪较早因发出败的光耍子和辆较近煮的点蔬上较房诚迟发渡出的设光子验。这评就出兴现了煎相对赶论效策应的色视觉曾形象话问题伞。分析录可知傅，高崇速运惜动着榴的圆穷球和周正方悔体，斜看起羡来不厚会成汪为扁扩椭球浮和长闸方体各。看备起来氧仍然悉是圆茎球和妈正方稠体，栋只不拍过是疲转动棵了一故个角巨度。抗麦克缩慧斯韦园方程也在相限对论白中不哥变，矛但单夫个电怜荷的朋电力职线会供在运悟动方景向更乒密集荒地分柏布。经常太使用草的洛蛇伦兹补变换秧要求演相对身速度刷与坐伙标轴荐平行双，沿养着x或垃x’轴方俱向，报叫做哭特殊菠洛伦讨兹变侨换。粥如果撒相对萝速度院与坐毙标轴末不平状行，落就引金入一贯个转产动变插换D，呈得到但固有插洛伦盼兹变谁换：固有巨洛伦此兹变炼换群救=特制殊洛誓伦兹桶变换士+空框间转踪蝶动，彭加火勒变牛换群迅=特眨殊洛餐伦兹犹变换激+空圈间转绘动+泄时间绑平移劈燕+空核间平壳移。爱因睛斯坦舍早期钓的操碑作主扩义爱因袋斯坦辞反对提把相唤对论森教条杜化为陡某种啄封闭疫的体养系，削认为哈相对菊论不挎过是巡寿某种裹启发蹄性原喝理，荣它本肃身不系过是浪关于影固体广，时锡钟和众光信盒号的然陈述税。美国泛物理医学家佛布里童奇曼奸把爱抗因斯答坦的隙早期抬哲学饶立场权称为雅“操暗作主宫义”死，它梯不同眯于晚造年爱怕因斯好坦追筛求物垒理学师统一尸的斯轰宾诺计莎式颜的唯厌理论隔哲学方理想肤。三.弯气曲的破时空坝——舍广义运相对解论（1）睬惯性核系无阳法定维义（2腥）万宽有引勒力定员律纳逗不进首相对走论体狸系引力需场=宿惯性框场(局勤域)等效虫原理广义庸相对嘱性原站理惯性肤质量宿=引寒力质嘉量（倾弱等汽效原虏理）讽；局袍域引挨力场您被惯程性场漫抵消萝，是谦广义层相对士论基恩础（狼强等摧效原奔理）升，并解根据痒质能皆关系旅推出旺：引肌力自疫能也术对惯厚性有宜同样贪贡献封（甚估强等施效原百理）引。广义拉相对喷论引力迟，惯作性与的时空万有言引力驶不是暂真正胖的力钞，而县是时阁空弯窄曲的尖表现行星自绕日辛运动代是惯童性运象动（逗伽利咳略的痛“错泽误”勉）地球却上的吉自由剃落体帖运动顿是惯咏性运爸动广义击相对堡论受修到马旬赫关归于牛打顿水直桶实良验的钱相对扛时空爆观启忙发，鱼但广抖义相炸对论渠不能性充分听体现绪马赫耳原理检，因晒为质况量主亮要是料物体洗内部想运动闪引发喊的惰姑性，减而很约少依拳赖遥随远天殃体对客物体冬的引宅力作附用。局部农惯性瓜系：在小然体积炸内，叛引力属场可债视为烧均匀污，从锤而可困通过榨参考挎系的印加速泉运动究消除逝其中色各点兰的引牛力影灾响。床这种在局县部空萌间范蛛围消妹去了装引力卫场的拿参考战系称狮为局察部惯励性系。例后如在职引力恨场中益自由裹下落剃的升朽降机址。在一漏个局勺部惯润性系匠中，纤引力丑的效扯应消竿失了播，其厘中所葡有物慰理定识律和附在远头离任帖何引刘力物钳体的版真正头的惯淹性系级中一刷样。津反过狼来说房诚，一驻个在罚太空磨中加陕速的结参考孙系中李将会孙出现覆表观音的引是力，甲在这栋样的堵参考台系中宵，物班理定显律就熔和该逃参考揉系静千止在航一个蹦引力殃物体魔附近老一样约。比较自身无加速度自身有加速度，但惯性力消除了引力影响理想参考系能够实际操作，在局部范围实现经典惯性系局部惯性系等效熔原理柴：对于原一切铲物理畜过程稀，引榆力场伍与匀译加速港运动买的参差考系携局部庭等效债，即蚁引力芳与惯裙性力孔局部未等效疲。或：在引力场中的任一时空点，总能建立一个自由下落的局部惯性系，其中狭义相对论确立的规律全部有效。广义相对论狭义相对论无引力非欧动几何判断绒空间污是否奔弯曲肺的方耍法：融测圆逃周长党与直雕径的华比黎曼纹几何吊（1页85笑4）Ga游us案s的曲粪面内涛蕴几冷何修担改了3维空挨间的菌勾股屯定理估的距蓝离公凡式，Ri票em林an否n把它投推广婆到n维流孟形中镰，假阀定两咐个一财般点猎的距吴离的苍平方臣是ds2=Σ陪gμνdxμdxν，其上中gμν是坐锅标dx1,霜dx2,…关,d饱xn的函脸数，gμν=gνμ。由厉于允修许gμν是坐嚼标的丸函数赏，所鼻以Ri额em静an需n提供躁了空想间的慈性质渣可以澡逐点凳而异岭的可咽能性兵，度抗规分车量代丹表每床对坐栽标对冤距离哄的权皮重。如果Ri废em狂an敬n流形始上的严一条盼曲线纹由n个函跌数x1=x1(t析),灿x2=x2(t攀),木…,餐xn=xn(t叫)给定敏。在陪两个朗给定棚点t=傲α和t=省β之间饥的最毫短曲纤线——测地虽线，申随之败可以将用变悲分法谊确定持，即傲适合历条件δ∫βαds性=0的曲鸦线。仿射茄联络Eu向cl花id的几耀何学桂暗中园假定绑向量氧在平削行移者动下外是不细变的帖，Ri陡em约a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系中的钟、尺处于与盘边缘（如点）相联的瞬时共动惯性系中。即在非惯性系中，空间弯曲。3.引力涌场的雕几何掏化——用时录空的浪几何少结构勾来描代述引抄力（1）We斧yl哈,E遵dd挑in侵gt反on如:引力旧几何倾化；（2）Ei独ns葛te跳in菜:时空梅几何忠引力泊化。由等效原理：引力场惯性力场（加速系）等价弯曲时空g(r)引力场源S理想实验S′：在引力场中自由降落——局域惯性系其中狭义相对论成立，时空平直。S：引力场源，相对S′，以

向上运动。——非惯性系，每时刻都处于瞬时共动惯性系中最初：S

与S′相对静止，二者中的钟、尺标度相同下落：S

相对于S′运动，S′中的观察者认为S

中的钟慢尺缩，相对速度越大，钟慢尺缩越显著。引力午场强迅越大两处的鞭钟越馆慢、土竖直滋尺越幻玉短。旨在局谷部惯醋性系演的速轮度空特间中阀，速号度曲室线的坏切矢耀量表蛮示粒惑子的色加速宴度，肠余切姐矢量男代表供固有裳速度素间隔件。引力斤场中烦不同江位置锄处的泻时空懂标度牲不同漂（占Ei摧ns后te彻in挺,1搬90贯7）澡。从等颗效原查理出火发，闹爱因壳斯坦字得到办引力刊场的比时间落延缓撤公式好：dt嗽=dτ(1鞭+Φ/c2)。对尽于处掀于引当力势樱为0处的蜓观察鹿者来僻说，肤只要杏光速涌按下拿式变肉化，绒则Ma挣xw悬el贞l方程帽组就互是形仆式不短变的荣：c(增r)践=c尚(1裤+Φ(r暂)/役c2)在广屿义相华对论雷中：（1）无颗引力核场的硬平直时空魂，光坟速均通匀而鹿各向同性扶，恒工为c。（2）在充有引苏力场萝时，对于薄非时露轴正屋交系冰，光唯速不颂均匀佛和各尘向异愤性。脱对于燃时轴蛛正交忆系，雅光速四各向宋同性少，但财可能啦不均绒匀，腔坐标欢钟测嚼得的顶光速杯是变题化的吴，而离用固梢有时坟的标田准钟幼和标倚准尺念测得材的光坛速为c。旋沙转圆积盘上纱没有疗时轴弃正交稻系，宇各处歪没有戒统一先的时聚间标丸准。曲面桐的曲块率按照“见到象方程仆就微惩分”的方衫法，饮对矢裕量的决协变读微分购再作妨一次律协变点微分步，就启可以夕引出测曲率享张量疾。设曲贩面的廊切矢拣量是Xμ=Xμ(uν)，对uν求协袍变导绵数，D心Xμ/d月uα=∂概Xμ/旧∂话uα+XνГνμα。再对uβ求协潜变导冲数，危可以美证明D傲(D稀Xμ/d纱uα)/熊duβ=D万(D努Xμ/d索uβ)/瓜duα+RναβμXν上式垂表明酱，切课矢量晨对坐悄标的脊二阶述协变译导数浅不对倍易，庄这正足是曲北面弯大曲的绵表现遗，弯聪曲的等信息形包含握在式章中的果几何适量Rναβμ中，束变换朋后为我们便称之明为曲舒率张络量或Ri绞em雷an视n符号广义小相对须论中库的同移时性在广恶义相勉对论趣的柔嫂性度白规中刚：（1）由财于全廉空间匪没有乘统一阵的时馅间，敏因此蔽在黎昆曼空诵间中提一般荷无法流建立保同时巧性概付念，亚但是震可以亦定义罚两个川坐标隙钟“县同时牢”的畜概念论，应业用光敞信号稳来校傻钟，隶两个史异地牢事件视“同弄时”搬发生僵时的转坐标企钟相宁差⊿x0=-鸭g0idxi/g00。一辟般来闲说，奶沿不坟同途汇径调倍整两开异地煌钟会净有不促同结葵果；难但在g0i=0的时独轴正氧交系核中，趟有可私能在冤各处救校对精时钟臣，这错时全地空间爸有统降一的休时间型标准椅。（2）空搞间某鼓点处盟的坐凡标时敏与该滤处局轰部惯谜性系绣中的跃固有查时有航关系dτ=(条-肥g00)1/皆2dxi/c。等效肥原理量与广资义相堡对性察原理惯性跪质量屈和引钉力质慕量的担同一鸡性，液与电歼磁感闯应现圣象中狼感生区电动葵势和悉动生价电动毙势的员同一导性类区似。斤后者壤导致举狭义当相对稠论，宴前者筐引向捷广义男相对挠论。耳但等柳效原指理是衫局域据的，陆而广亲义相夸对性罪原理抱适用狠于整孙个非敢惯性赛系。Ei梅ns嘱te辞in晋:“普遍妖的自冒然规梦律，辞是对罗那些资对一潮切坐钥标系宁都有产效的柿，也闸就是梢说，粒对于火无论胸哪种年代换序都是铲协变抱（广态义协粥变）厕的方晌程来舰表示触的。”（广己义协窄变性跌是广束义相染对性期的数建学表啄示）爱因稀斯坦房诚从广槐义协贡变性处原理陡，等臣效原继理，经对应陪原则松（静累态，座弱场引，低厉速时产退化轨为牛份顿引埋力场埋方程垒），雨定域疏性原缺则（词相互贩作用芳不超刷光速仙）出杨发，尖建立而了广陶义相牛对论得场方鸣程：Rμν–gμνR/科2=站8π皂GTμν/c4时间各能量空间栽动量时空趋曲率物质爱因狭斯坦负与格肆罗斯乘曼合寨作得棍到场尖方程鹿：爱因螺斯坦扒与希封尔伯漠特讨灵论后呜得到可正确暖的场馆方程茎：数学鬼家对蚂爱因款斯坦散的帮土助广义掩相对往论的百三个挎实验追验证（1）验引没力红馆移（2矛）海水星钥进动（3带）糊光线寸偏折水星赛轨道蒙近日筛点的素进动56摘00佩.7块3占0搅.4失1"/百饿年，菠（观论测）55却57合.6握2浑0度.2医0"/百击年，库（计亭算）43营.1券1"/百颤年的词进动姿无法解释广义学相对辅论的亿回答柄：43"/百别年勒维恒叶的评猜测怀，火打神星（勒毒维叶厉与亚葬当斯桑发现粘海王艰星）光线枪偏折广义恩相对得论：=1跃.7觉5"牛顿征理论差：债=0菠.8符75"实验麻观测汗：（19番18楼年：谷爱丁特顿西非洞普林丛西比;巴西旁，阴认雨）=1放.9含8复0.椒12"今天逮：吵=1崇.8鸭9"爱因宴斯坦豪说：狭义忧相对苦论如烤果我床不发浮现，味五年忧之内遭就会县有人谎发现俊。广义凤相对谅论如钱果我轨不发略现，50年之宵内也评不会体有人芳发现倦！爱因游斯坦约早期荷倾向妇于经说验主仰义的虑怀疑泛论，摆在哲护学上局还受惰到休言姆与洲康德帮的影挪响，敢但对治他们径持批亭判态摆度。弱爱因毯斯坦懒的出谣发点坡是，豪观察豪到的突现象唯序列铸不能龙单值脾地决瓶定这直些现轻象的号因果印关系患，表扑现因艺果关盏系的搅概念贿是一盘种自新由构弃造。绣“经过递引力映问题减，我焰转变瓦成为纷一个素信仰撑唯理冤论的余人，军也就或是说浅，成冰为一醒个到驼数学单的简过单性臭中去中寻求胳真理察的唯手一可数靠源键泉的裳人。”“我信板仰斯落宾诺讽莎的膏上帝。”统一接场论——臭爱因筋斯坦慎的梦眼想爱因拒斯坦差后来奸构造思了把牺电磁伐场也材表示减为弯言曲时度空结用构的粥统一龟场论直模型龟：早寇期是碎追随盐克莱训因-卡哪鲁扎挎理论猾，把船电磁收场处禾理为绢卷曲讲为圆钩柱管验的第左5个狠额外仍维（歉圆柱道曲率举与电育荷有站关）御；最袋后是瓦用非弹对称访张量赌代表始电磁壁场，酷并加珠入到锄对称绒的引荐力场怠张量构中。但是衡，微贴观物懂理学曾的巨犯大进能步以逃及引抚发的沟新问撒题，驼使得睁爱因史斯坦秩构造质统一捧场论他的梦论想变写得遥乔遥无却期。四、停相对扮论的态进展引力虏波现代岸宇宙阵学黑洞奇性办定理时空猜隧道葵与时落间机欲器规范凑场（班韦尔敢尺度庆变换陷理论徐被伦夹敦，论杨振决宁等岭发展喊为量沫子相坡位变吩换理痛论）引力伏波广义籍相对虏论预贸言：蛮有引班力波巡寿，以乔光速或传播发现印脉冲缓双星下（PS接R1扬91府3+静16）轨薄道周吊期每子年减偿少约蕉万分之径一秒蓬，恰士好可奏用引粱力辐衡射来前解释咏。（由叔于对腿脉冲陪双星响研究凶的贡牺献获19边93年诺罩贝尔邪物理率奖，阁但未兆明确胃指明永发现证引力较波。陆）现代陡宇宙腿学爱因昆斯坦锈：有冰限，穿无边晴的静贺态宇吗宙模演型加入杂宇宙床项。这呈个天糖才的配错误蹦阻碍丙了爱事因斯久坦认牢识到衡宇宙梦膨胀婶，但金却被麦用来表解释绒宇宙数加速胆膨胀艇的暗弟能量热。（宇刻宙项迷代表按真空书排斥磁能）暗物园质（掀加强德星系喜内部悦引力规）与翅暗能逼量物质亮星暗物劳质暗能愤量重子热暗萌物质(中浓微子谨)冷暗扫物质起源抬于λ动力若学暗咬能量广义攀相对弦论在锅宇观备尺度俯失效0.泰5%4%0.铁3%29僻%65谈%《时间厌简史》：没里有完途结的仪历史在解缸释宇搜宙起久源上叛，大宫爆炸沟学说俱取得吗了很杯大的盆成功贫，但秩是，炮仍然栗有许端多的御疑难暑尚未谅解决黎。其糠中最责大的风困难碰是宇色宙的聋“奇蒙点”远问题脱。这场暴露睬了广或义相今对论隶的巨悬大漏丧洞。对宇错宙“峰奇点长”的垫研究留，引弄出了便又一痒位科时学巨甘人—“轮椅妇上的蚂巨人输”—霍金军！在《时空界的大范尺度赏结构》（19鼻73）中煌，奇袜点定危理被舅表述馒为：如果己时空绣满足阿下述诉条件润：（1）不针含类永时曲泳线；（2）满豪足（尸无宇扰宙学宏项的蚁）爱瘦因斯煮坦方失程和绸能量识条件活（ρ+pi;ρ+∑丘pi≥0），（3）足食够一津般，药并且凳（4）包明含闭捧类空助双曲津面，那么亲这种扑时空算不可痒能在壶所有午类时以和类奔光的集方向全上是聋测地仓完备劫的。20唇23赌/6粥/2葡68317荒83，Mi倦ch商el揉l和La湿pl趁ac添e：光他速有拥限＋笨逃逸都速度19根15年11月,A.眼E吐in杂st勤ei木n发表撞广义赛相对林论方姿程19差15年12月,德国闪物理茅学家Ka态rl丝式S亲ch茅wa描rz纵sc嗽hi丛ld求解眉了Ei捆ns抗te挽in引力悉场方割程，挨给出祥静态菜球对卡称引含力场奋的外壁部解19钻63年,R.塞K战er酸r给出爱旋转着的球家对称撞引力誓场的检外部垃解历史岔回顾引力绑半径20猾23规/6浆/2色68419国67年12月29日J.痛W涂he慰el禽er在纽妖约的碍一次斥讲演租中首推次使诸用“bl伶ac胸k该ho分le”一词葬。19隙72年，Be嫩ke按ns如te汽in引入核了黑爪洞的摔温度滥和熵岂等概竹念。19塑72年，Ha迅wk展in帖g、Ba敌rd育ee雾n和Ca滑rt秘er等人搞提出浩黑洞续力学贼性质罪和四束条定卷律。19孙74年，Ha己wk恶in仿g提出摘黑洞谈量子袍力学运理论呀：黑中洞辐探射。19览15年12月，抬爱因己斯坦吉发表只他的木广义筹相对我论后等仅一戏个月匆，德拔国物编理学核家卡璃尔·史瓦垫西得双到了史一个概描述泥球状瞧物体尸周围楼真空损中引娘力场迁的解记（在c=充h=截G=梦1的自救然单茧位制裤下）拣：ds2=-（1-热2M冰/r）dt2+（1-破2M超/r）-1dr2+r2si辫n2θd2容易抄看出买，史斤瓦西盾时空墓有两掩处奇渐异。酷一是r=大0处的掌奇点恩，那挂里度剑规分木量g00=-（1-扯2M资/r）是烈无穷挪大，柏这是你时空毫的内纤禀奇袋点，读没有店任何鸡数学泰物理雁方法忙可以慰消除喉。二是r=凶2M的奇拼异面送，度票规张挎量g11=（1-叛2M循/r）-1也是弓无穷杜大。落这个许奇异齐面正叔是黑柄洞的猾事件包视界抱。另外葱，广享义相热对论绘还有贫带电司或转匙动的淹黑洞脑解。广义祥相对谋论的盗黑洞棒解宇宙势中的舰晚期肚天体引力号坍缩缎形成牛黑洞糟。20葛23称/6播/2贱688星体掏塌缩镇成黑雕洞以壳后，墨只剩闸下质量箱、角炸动量皱和电插荷三个亡守恒威量。星体姥的其恋他一读切信让息进译入黑千洞以恳后彻来底消疼失。黑洞行的分豆类只由座质量隙来表凭征的鬼球对例称、挡静态迟的史果瓦西装黑洞球对川称、跃静态属的、亏带电合的Re述is敞sn革er串-N唤or磁ds拜tr向öm黑洞转动择而显延电中拍性的魂克尔爷黑洞转动骄且带极电的蓬克尔-纽曼卵黑洞三毛岁定理嫌（Is鸦ra隶el，Wh砌ee咸le默r，19歌68）霍金穗的重哀要贡肿献是闹建立棵了黑牙洞的辣力学已定律蕉，即只“奇那点理露论”—宇射宙的投膨胀貌是从脏奇点热开始梨的。霍金阻与彭备罗斯奇点循存在肥，不响可避骂免人们敞希望仔时空咱最好今不存拐在奇装点。有但是搬，彭押罗斯廉与霍堂金在19展65街-1帮97肃0年间齿证明徐了“采奇点床定理姥”：柏只要殖爱因懒斯坦垃的广啦义相树对论浮正确吸，并农且因蓄果性鞋成立予，那型么任备何有聚物质该的时咸空，水都至键少存昨在一储个奇昨点。裸露坟的奇狐点会与破坏怕因果院性，浸彭罗体斯提拜出“驱宇宙撕监督异假设张”来翻改善召我们需的处障境。略他提叼出：别“存崖在一纺位宇皆宙监番督，精它禁涂止裸南奇点阅的出己现”箱。也鞋就是屠说，坝“宇帽宙监徐督”过要求船奇点薪必须尚包含关在黑盏洞里丸面，金这样苗至少诵我们抱这些沟生活吗在黑葬洞外被面的破人，甩不会烟受到猛奇点包的“怎不良惯”影匪响，去不至隐陷入务狼狈么的境里地。宇宙角监督耻有用总吗？不难穷看出沸，所鄙谓的副“宇是宙监库督假谢设”耀只是窃一种汤权益驾之机徒，这器种说膏法并遭不比背“自哈然害荡怕真迫空”闯更高策明。返“宇布宙监也督假挠设”肤只不盘过暗刊示我钢们，宴应该粥存在亦某种晋物理绝规律美，会袋禁止巴“裸径奇点菊”的病出现姐。研究戏表明老，裸贼奇点兄出现阅时，石黑洞头的温诱度会如处在欠绝对猜零度已或无抹穷大艰，这赢是违退背热惭力学饼第三竹定律液的。黑洞r(视俩界）r=茅0奇薯点t朋r洞外京时匹间问空第间洞内弊空辰间才时肚间黑洞宣的辐兴射黑洞虑辐射淋引发歼的问就题黑洞魄热辐慈射引假发了两两个裤深刻代的问僵题：1.时空握的几饺何是收否也嫂具有溪原子色结构荐呢？细如果豆时空咬具有寄原子流结构饮，那晶么黑轻洞的肠熵就贺能跟饭物质牢的熵拐一样吐被理挂解为拘对原寨子运误动的饼信息捷所进制行的东一种半度量比。2.当我久们理苗解了宰几何留的原励子结中构之含后，音黑洞毛的视立界面挂积跟寸它所团隐藏酷的信福息量透成正筹比的么原因毫就一而目了世然了初吗？圈量懂子引涝力和犁弦论暂都宣当称，钩时空吼具有赚原子恰结构垂。检测妥空间佳几何赤离散论性的份方法稍是研轻究γ射线大暴。巴当一涉个光诞子穿奖过一哨段离翠散时永空时泼，它型将从狂由连耀续统共物理携预言椅的轨泥道略络微偏膨离一赠些。捐因为贝当光靠波受盖到离片散的琴量子指集合矮节点艇散射温时，您就会树产生缎相干铃效应蕉，这宇个效头应又任会引氏起轨处道的战偏离逃。黑洞诱的热店力学热力学定律黑洞力学定律第零定律:一个处于热平衡的系统的温度处处相等第零定律:一个与时间无关的稳定黑洞的视界上的引力处处相等第一定律:孤立系统的总能量守恒:δE=TδS+PδV第一定律:δE=kδA/8π+ΩδJ+ΦδQ第二定律:孤立系统的熵永不减少,δS≥0.第二定律:黑洞面积在顺时方向永不减少,δA≥0.第三定律:不能通过有限次操作,把物体的温度降低为绝对零度.第三定律:不能通过有限次操作,把黑洞的表面引力降低为零.温度矮要求介统一朵的同瘦时面热力潜学第枯零定养律要新求热常平衡寺具有鼓传递弹性，掉在相仿对论剧中，阀静置甚于不运同地呼点的海钟，拣要靠筋光速寺不变还原理显来对灵准。茧在狭捏义相出对论毅中，少静置超于平鸦直时秒空同芹一个狂惯性陡系的捏钟，台同时露性具体有传女递性闭。但赚是，抹广义亦相对项论的必研究滤表明朱，在在弯曲丢时空慈中同胳时性换不一屠定具泻有传直递性室，静剥置于万同一樱参照棵系的庸钟，生不一四定能究相互农对准竭。根据资朗道斩等人兼的研锋究表棍明，饿钟速杯同步艺的传沾递性祝与热逢力学弓第零驶定律颠等价晨；在稿广义始相对泻论中泼，坐冲标钟光的钟违速同疑步不蓝一定袋具有滑传递奸性，拜因此出