广义相对论公式推导

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问题描述:

广义相对论公式推导方法

推荐答案

2023-10-23 11:17:25

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。

其他答案

2023-10-23 11:17:25

广义相对论不是靠而推导得出的结论,它是定性的,而不是定量的。所以,单从表面上看,它与狭义相对论并没有明显的直接相关性。

狭义相对论的意思就是其实根本就不存在一个绝对统一的时间,你的时间是你的,我的时间是我的。

除非咱们俩处于相对静止(也就是相对位移矢量速度为零)的运动状态中,否则,咱们俩的时间根本没什么关系,甚至都没有比较的必要。

跟你说太深,你也不可能立刻就理解,如果感兴趣,你可以看看斯蒂芬·霍金的《时间简史》中英文对照版。

顺便介绍一下广义相对论,就是说万有引力其实根本就不是一种作用力,只是因为凡是具有质量的物质或物体所存在的空间与时间(时空)都是扭曲的,不平坦的,

其扭曲的原因就是因为质量的存在,正因为这种扭曲,使得周围的物体或物质的运动趋势趋向于扭曲时空的中心方向,所以从表象上面看上去,就像是被某种拉力所牵引而形成。

所以,万有引力就是时空被质量所扭曲的一种表现形式,这种表现形式长久以来都给人们留下一种错觉,使得人们误以为万有引力是直接作用在物质或物体上的一种力。

其他答案

2023-10-23 11:17:25

广义相对论的场方程为:R_甲乙 - frac{1}{2}g_甲乙R = 8pi T_甲乙。

其中,R_甲乙表示里奇张量,g_甲乙表示时空的度规张量,R表示里奇标量,T_甲乙表示能量-动量张量。

推导过程如下:

引力场的运动方程为:R_甲乙 = -8pi T_甲乙。

对偶性原理:任何物理效应都可以表示为物理量的时空曲率。

局域作用原理:任何物理效应都可以表示为物理量的局域变化。

最小作用量原理:物理定律使得系统在时间变迁时取最小作用量。

广义相对论的基本原理:物理定律在所有参考系中都相同。

相对性原理:物理定律在所有惯性参考系下都相同。

伽利略变换:时间和空间坐标之间的变换关系。

洛伦兹变换:不同惯性参考系之间的坐标变换关系。

庞加莱对称性:物理定律在时间反演、空间反演、左右反演、标度变换下都相同。

爱因斯坦场方程:R_甲乙 - frac{1}{2}g_甲乙R = 8pi T_甲乙。

其中,R_甲乙表示里奇张量,g_甲乙表示时空的度规张量,R表示里奇标量,T_甲乙表示能量-动量张量。

其他答案

2023-10-23 11:17:25

广义相对论的公式推导可以通过矩阵分析和张量运算等方法完成,其中包括爱因斯坦场方程、光线偏转公式、时空弯曲等关键公式推导。

这些公式的推导需要较高的数学知识和物理理解,并且是以实验数据为基础的。通过这些公式的推导和应用,我们可以更好地理解和描述时空、引力和宇宙等重要物理现象。

其他答案

2023-10-23 11:17:25

广义相对论的推导:广义相对论研究物体加速度不为零的情况下物体满足光速不变原理的运动。将上述式子,VN*TN改为1/2*A*TN*TN,即可。

光速不变原理,即无论是运动的物体还是静止的物体发出的光的光速都相等,还有待实验观测验证

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