南京大学大学物理下课件-第14章广义相对论

汇报人:郑老师2023-12-31南京大学《大学物理（下》课件-第14章广义相对论目录CONTENCT广义相对论简介广义相对论中的几何基础广义相对论中的引力理论广义相对论的应用与影响01广义相对论简介经典物理学无法解释某些实验现象，如光速不变、米氏-摩雷森实验等。19世纪末的物理学危机他提出等效原理和广义协变原理，奠定了广义相对论的基础。爱因斯坦的突破广义相对论的起源等效原理广义协变原理广义相对论的基本假设在小区域内，不能通过任何实验区分均匀引力场和加速参照系。物理定律在任何参照系中都保持形式不变，即参照系相对惯性参照系做加速或旋转运动时，物理定律的形式不变。光线在引力场中的弯曲雷达回波延迟引力红移爱丁顿等人在日食期间观测到光线在太阳附近弯曲的现象，证实了广义相对论的预言。通过观测雷达回波延迟效应，实验验证了引力场中时间的延缓现象。通过观测天体发出的光谱红移现象，证实了引力场中频率的变化。广义相对论的实验验证02广义相对论中的几何基础基于平直空间，点与点之间的距离是固定的，且两点之间只能有一条直线。欧式几何空间弯曲，点与点之间的距离会因位置而变化，两点之间可以有无数条“直线”。非欧式几何欧式几何与非欧式几何研究弯曲空间的几何特性，是广义相对论中使用的几何基础。描述空间曲率，在黎曼几何中，度规张量决定了空间曲率。黎曼几何与度规张量度规张量黎曼几何

广义相对论中的时空几何时空连续体广义相对论中，时间和空间不再是独立的，而是构成一个连续的时空结构。大质量物体引起时空弯曲大质量物体可以引起周围的时空发生弯曲。等效原理在小区域内，不能通过任何实验区分均匀引力场和加速参照系。03广义相对论中的引力理论引力场方程的推导基于爱因斯坦的场方程，推导出描述物质和引力场之间相互作用的引力场方程。引力场方程的意义解释了物质如何通过弯曲时空产生引力，从而影响其他物体的运动轨迹。引力场方程物体在引力场中的运动规律根据物体在弯曲时空中的轨迹，研究物体在引力场中的运动规律，如行星绕太阳的轨道运动。引力场对物质运动的影响分析引力场对物体运动速度、加速度等物理量的影响，以及物体在强引力环境下可能出现的奇异现象。引力场中的物质运动引力透镜效应与黑洞理论引力透镜效应描述当光线经过强引力场时，由于时空弯曲造成的光线折射现象，以及由此产生的多个像的现象。黑洞理论探讨黑洞作为强引力场的代表，其形成、结构和演化过程，以及黑洞对周围物质和光线的影响。04广义相对论的应用与影响VS广义相对论为宇宙学提供了理论基础，解释了宇宙的起源、演化和终极命运。大爆炸理论广义相对论为大爆炸理论提供了框架，解释了宇宙大爆炸后物质和能量的起源和演化。宇宙学宇宙学与大爆炸理论引力波探测广义相对论预言了引力波的存在，通过先进的技术手段探测到引力波，证实了广义相对论的预言。验证广义相对论引力波探测为验证广义相对论提供了实验证据，进一步证实了广义相对论的正确性和普适性。引力波探测与验证广义相对论为统一场论的发展提供了基础，为探索宇宙的统一理论提供了方向。广义相对论改变了人们对物质、空间