广义相对论的公式推导非常复杂,需要掌握高级数学和物理知识。
以下是广义相对论的主要公式和推导过程:
1. 等效原理:惯性质量和引力质量相等,即 $m_i=m_g$。
2. 空间弯曲:任何物质都会弯曲周围的时空,产生引力。
3. 爱因斯坦场方程:描述物质如何影响时空曲率的方程。
$$R_{mu
u}-frac{1}{2}Rg_{mu
u} = frac{8pi G}{c^4}T_{mu
u}$$
其中,$R_{mu
u}$ 是黎曼张量,$R$ 是标量曲率,$g_{mu
u}$ 是度规张量,$T_{mu
u}$ 是能量-动量张量。
4. 黎曼张量的定义:
$$R^
ho_{ sigmamu
u} = partial_muGamma^
ho_{
usigma} - partial_
uGamma^
ho_{musigma} + Gamma^
ho_{mulambda}Gamma^lambda_{
usigma} - Gamma^
ho_{
ulambda}Gamma^lambda_{musigma}$$
其中,$Gamma^
ho_{mu
u}$ 是克里斯托夫符号。
5. 度规张量的定义:
$$g_{mu
u} = begin{pmatrix} -1 & 0 & 0 & 0 0 & 1 & 0 & 0 0 & 0 & 1 & 0 0 & 0 & 0 & 1 end{pmatrix}$$
6. 能量-动量张量的定义:
$$T_{mu
u} = (
ho+p)u_mu u_
u + pg_{mu
u}$$
其中,$
ho$ 是物质密度,$p$ 是压力,$u_mu$ 是四速度。
7. 引力波的公式:
$$h_{mu
u} = frac{4G}{c^4}ddot{Q}_{mu
u}$$
其中,$h_{mu
u}$ 是引力波的度规扰动,$Q_{mu
u}$ 是四极矩张量,$ddot{Q}_{mu
u}$ 是四极矩的二阶时间导数。
以上是广义相对论的主要公式和推导过程,需要掌握高级数学和物理知识才能深入理解。