为什么度规都是或者形式的( 二 )


系统的说,广义相对论包括如下2条基本假设 。:
广义相对性原理(广义协变性原理):任何物理规律都应该用与参考系无关的物理量表示出来 。用几何语言描述即为,任何在物理规律中出现的时空量都应当为该时空的度规或者由其导出的物理量 。
爱因斯坦场方程式(详见广义相对论条目):
它具体表达了时空中的物质(爱因斯坦张量)对于时空几何(黎曼曲率张量)的影响,其中对应力-能量张量的要求(其梯度为零)则包含了上面关于在其中做惯性运动的物体的运动方程式的内容 。
广义相对论的一些发现:
重力时间膨胀:重力导致的时空扭曲率越大,时间就过得越慢
进动:是自转物体之自转轴又绕着另一轴旋转的现象 。(这已经在水星轨道和双星脉冲星中观察到了) 。
光偏转:光线通过重力场时存在偏转 。
参考系拖曳:处于转动状态的质量会对其周围的时空产生拖曳的现象 。
宇宙加速膨胀:宇宙正在扩张,并且其远处的部分以比光速更快的速度远离我们 。
从技术上讲,广义相对论是一种重力理论,其主要特征是它使用了爱因斯坦场方程式 。场方程式的解是度量张量,它定义了时空的拓扑学结构以及对像如何惯性运动 。
相对论主要在两个方面有用:一是高速运动(与光速可比拟的高速),一是强重力场 。
在医院的放射治疗部,多数设有一台粒子加速器,产生高能粒子来制造同位素,作治疗或造影之用 。氟代脱氧葡萄糖的合成便是一个古典例子 。由于粒子运动的速度相当接近光速(0.9c-0.9999c),故粒子加速器的设计和使用必须考虑相对论效应 。
全球卫星定位系统的卫星上的原子钟,对精确定位非常重要 。这些时钟同时受狭义相对论因高速运动而导致的时间变慢(-7.2 μs/日),和广义相对论因(较地面物件)承受着较弱的重力场而导致时间变快效应(+45.9 μs/日)影响 。相对论的净效应是,相较于地面上的时钟,全球卫星定位系统上的时钟运行地较快 。因此,这些卫星的软体需要计算和抵消一切的相对论效应,以确保定位准确 。
全球卫星定位系统的算法本身便是基于光速不变原理的,若光速不变原理不成立,则全球卫星定位系统则需要更换为不同的算法方能精确定位 。
过渡金属如铂的内层电子,运行速度极快,相对论效应不可忽略 。在设计或研究新型的催化剂时,便需要考虑相对论对电子轨态能级的影响 。同理,相对论亦可解释铅的6s2惰性电子对效应 。这个效应可以解释为何某些化学电池有着较高的能量密度,为设计更轻巧的电池提供理论根据 。相对论也可以解释为何水银在常温下是液体,而其他金属却不是 。
由广义相对论推导出来的重力透镜效应,让天文学家可以观察到黑洞和不发射电磁波的暗物质,和评估质量在太空的分布状况 。
值得一提的是,原子弹的出现和著名的质能关系式(E=mc2)关系不大,而爱因斯坦本人也肯定了这一点 。质能关系式只是解释原子弹威力的数学工具而已,对实作原子弹意义不大 。
重力时间膨胀:重力导致的时空扭曲率越大,时间就过得越慢
引力时间膨胀(Gravitatio