怎樣通過愛因斯坦相對論證明光在引力的情況下會彎曲

時間 2021-05-06 23:32:35

1樓:愛因斯坦的信徒

很簡單的問題的,首先相對論是時空論,四維空間就像乙個膜,質量越大時空被扭曲的就越厲害。光線是沿著空間直線傳播的,空間扭曲,光自然也就會扭曲。

2樓:不慍

我簡單的來描述,從光子位面來看,假設光子的質量為m.1,以最簡單的模型,比如質量為m2的奇點,且不考慮光行進阻力,以大統一理論(參照萬有引力計算公式)就可以計算出明確的受力和行進路線,應該是類似於電子雲的乙個圖,順便啟發一下,電子雲圖是不是很熟悉,薛丁格的貓?

3樓:Sailing

假設你站在乙個向地球自由落體的電梯裡,根據相對論的強等效原理,在自由落體的參考係裡你沒有任何辦法區分引力是否存在,換句話說你沒法判斷你處在乙個無重力的環境還是自由落體的環境。電梯裡水平方向的光依然保持直線,而在地球上的觀測者看來,電梯裡水平方向的光發生了彎曲變成了一條拋物線。

4樓:日月麗天

估計愛因斯坦那時候的科學界認為光子沒有質量,不受萬有引力影響,所以才搞出個空間彎曲的說法讓光線彎曲……

如果光子有質量的話,光子就要受萬有引力影響,光線就會彎曲……

5樓:恬然羅

在一架加速上公升的電梯裡(設想沒有重力),一束沿水平方向從光源裡射出的光是不是要向下彎曲?根據等效原理,乙個強度適當的引力場裡不動的參考係與上述的電梯參考係等效。所以,在這個引力場裡沿水平方向射出的光也是向下彎曲的。

6樓:yanyan

光走時空零短程線。平直時空(四階黎曼張量分量全為0)的短程線就是直線。廣相方程實際上就是關於時空度量的方程,左側表示時空幾何性質的量,右側表示時空中的動量能量分布情況,就是說物質會彎曲時空。

所以在有引力(物質)情況下光線(走短程線)會彎曲。類似球面上兩點最近的線是圓弧,因為沒有直線可走。

7樓:承認瘋狂吧

想象這樣乙個場景,有乙個密封的飛船,太空人把飛船停在乙個星球的表面,飛船相對星球是靜止的,太空人受到乙個豎直向下的重力。在另乙個場景中,飛船在太空中沿飛船頂部方向做勻加速直線運動,太空人位於飛船的底部,處於超重狀態,但是他會有一種受到指向飛船底部的方向的「重力」的感覺。

愛因斯坦從這裡意識到,儘管太空人處在兩種完全不同的場景之中,但是太空人的感覺以及飛船上任何的物理實驗,都不能讓太空人區分自己處於哪種場景之中。因此愛因斯坦認為,乙個均勻分布的引力場與乙個勻加速運動的慣性參考係等價,這就是等效原理。

等效原理是廣義相對論的兩大基礎原理之一,愛因斯坦不僅在推導等效原理時使用了這種反常的理論發展模式,而且將其融入到整個廣義相對論之中。正因為這樣,所以廣義相對論在物理學家看來十分的反常。時至今日,愛因斯坦完完全全用大腦想出來的廣義相對論依然魅力無窮,這也是他偉大的原因。

然而,隨著愛因斯坦的逝世,這種奇特的理論發展模式也隨之消散。愛因斯坦死後,哈維醫生為了找到愛因斯坦形成特有的思維模式的原因,取走他的大腦進行研究。後來發現其大腦左頂葉體積要大過常人的15%,而這又是否能夠解釋其形成獨特的思維和理論物理第二種發展模式呢?

另外,愛因斯坦反覆強調,他不是科學家裡面最聰明的,但是他對物理現象的本質有著強烈的好奇心。這種強烈的好奇心使得他敢於打破常規。愛因斯坦非常不喜歡老師,因為他認為老師只會教學生死板知識,扼殺了學生的想象力。

這一點也值得我們去關注。

8樓:斥引量子

其實吧,光的彎曲效應是由星體之間的運動所造成,人們之所以能夠觀測到被近處恆星所遮掩的遠處星體,是因為近處的恆星本身就是發光體的原因,也就是說遠外星體發出的光,被近處恆星所產生的光反射出來了。如果按照引力使得光線彎曲的觀點,我們根本觀察不到被近處恆星所遮擋的星體,只能夠觀測到乙個由遠處星體產生的淡淡的光環。因此,勿必盲從相對論中的引力使光線彎曲的理論觀點。

9樓:花開堪折直須折

應該是「怎樣通過光在引力場中會彎曲證明廣義相對論」,而不是反之。證明最簡單的方法是計算球對稱彎曲時空中的類光測地線,看是不是符合觀測。

另外提醒一下題主在知乎問相對論有關問題時要注意辨別民科的回答。

10樓:GeekOn

還是用當年的電梯思想實驗理解起來更容易。

也叫等效原理。感興趣可以在網上多看些資料。

在腦子裡想象,讓一束光從外面穿過乙個洞進入電梯的一側(反過來從電梯裡往外照射也是一樣的),想象它在另一側撞擊牆壁的位置,會發生什麼。 光雖然很快,但只要把時間想的夠短,或者電梯夠大,這個差異就會非常清楚。

1. 如果電梯和光源之間同步,且沒有加速度,光束就會出現直線穿過。

2. 如果有相對運動(速度)但沒有相對加速度,光束會沿直線運動,在電梯內部看來,光線是與水平線相比有所傾斜的直線。

3. 如果有加速度,即便不是相對加速度,那麼光束會沿著彎曲的路徑運動,曲率的大小由加速度以及相對加速度的大小決定。

你看偉大的科學家都是通過這種思想實驗來解決現實中難以克服的客觀實驗條件問題,而對一些理論進行思考的。就像現在的電腦模擬一樣。

11樓:樂學者

可以近似地認為光波的傳播路徑是時空中的類光測地線,通過求解類光測地線方程,就可以求解出光線在經過引力場時會引起彎曲,從而引起引力透鏡等現象。關於類光測地線方程,可以參閱:

類光測地線是什麼?

其中 是引起星光偏折的恆星的史瓦西半徑, 。對於測地線方程 ,一般來說是沒有解析解的,但可以求得它的乙個近似解為:

對於近似為垂直於 的矢徑入射的光,出射光線也將近似為垂直於的矢徑,所以出射角 略大於 ,即有 。故這時(2)式可以改寫為:

上面的(5)式,便是星光經過引力場發生偏折時偏折角的近似計算公式。雖然方程(1)一般來說沒有解析解,但我們可以求它的數值解。下面是通過求解數值解而得到的星光經過太陽時發生偏折的直觀的圖象:

其中紅色的線便是由於引力而發生了彎曲的光線,而黑色線則是光線沒有受到引力場的影響而沒有發生變曲的情形。

12樓:小美人樸實金鵬

彎曲產生的引力,粒子屬性的交流赤橙黃綠青藍紫黑白,極光的彎曲造成冷熱能量的交流,產生颶風的概念,愛因斯坦即死都沒理解人活著得喘氣

13樓:doctorsinian

通過相對論證明光在引力場中彎曲恐怕要費一番周折,我關於萬有引力的理論能非常簡單直觀地說明光在引力場中為什麼會發生彎曲。我認為,我們關於物質與真空的視角是完全顛倒的,真正的物質實際上是真空,真空是一種流體,也就是我們所存在的空間是一種流體物質。我們這些物質是什麼呢?

即質子電子這些微觀粒子是什麼呢?物質粒子是真空流體內的漩渦波形。萬有引力如何形成?

是由於微觀粒子的真空流體漩渦會發射機械波使漩渦周圍真空流體密度發生改變,離物質粒子越近,機械波強度越高,真空密度越低,真空流體內部壓強越低;離物質粒子越遠,機械波強度越弱,真空密度越大,真空流體內部壓強越高。物質粒子漩渦中心是「氣泡」(渦絲),會向流體內部壓強低密度低的區域移動,這就是萬有引力。引力場勢能高的區域真空密度大於引力場勢能低的區域。

電磁波就是真空機械波橫波,機械波在介質密度高的區域傳導速度會大於在介質密度低的區域的傳導速度,因此電磁波在引力場傳播過程中會向引力場勢能低的一側彎曲。說白了,引力場對光有折射。如此簡單的光學原理不需要用相對論來解釋。

14樓:

請注意:「光」是「電磁波」的一部分!當下我們並沒有任何「物理實驗結果」證實「電磁場」與「引力場」之間存在任何「相互感應關係」!

難不成沒有感覺「光」可以被「引力場」彎曲這個說法很荒唐嗎?

15樓:野生雲妮洛普

對於高中,我不記得書中有廣義相對論,所以只需要簡單解釋即可,光的運動質量為m=E/c,受引力拉扯偏折。

如果是考簡單的理論,很明顯根據愛因斯坦場方程的史瓦西解,天體附近的時空情況應為:

這是乙個極座標方程,簡化問題,我們只看右側第二個式子,也就是球座標中空間s與距離r的變化,球心為每個天體的中心。二者關係像這樣

僅做說明,粗略顯示s-r走向關係,橫軸為r縱軸為s,紅色箭頭處的r值為天體表面,也就是r=天體半徑R處,綠色箭頭是天體中心。注意該走向關係式不能表達天體內部,也就是r小於R時,我們只需要觀察半徑以外的部分即可。天體半徑≥0,所以小於零的部分不用看。

做對比,我們順便看一下平直空間s-r的走向關係

僅僅粗略顯示函式的走向,紅色為平直空間的走向關係。此時,紅色的s為定值,而藍色(有天體作用)的s值靠近天體表面會越來越大,這種情況表現為越靠近天體,空間越緻密。

可見天體外部到天體表面是空間逐漸緻密,光的走向在靠近這些天體時也必然發生變化。

有沒有對這個函式走向眼熟,如果沒有我在給你操作一次,對稱一下,讓函式展示兩個方向。

觀察上半部分,這就是很多描述時空彎曲藝術概念圖的原型。

怎麼評價愛因斯坦相對論?

想飛的豬 楊振寧 作為科學革命,廣義相對論在人類歷史上是獨一無二的。其設想巨集偉 美妙 廣邃,催生了令人敬畏的宇宙學,而且它是乙個人獨自孕育並完成的,這一切讓我想起 舊約 裡的創世篇 不知愛因斯坦本人是否曾想起這個比較 關於廣義相對論,愛因斯坦沒有抓住什麼機遇,而是創造了這個機遇。他獨自一人通過深邃...

怎麼理解愛因斯坦相對論?

asdsa76543 一般來說,兩個存在相對運動的物體 或 參照系 在你相對我存在乙個速度 v 的同時,我相對你也必然存在乙個速度 v 如果按照愛因斯坦相對論,你以為我的時間會變慢,我以為你的時間會變慢。最終結果是,兩個物體 或 參照系 的時間還應該是一致的。至於你提到的那個 故事 它只能是 故事 ...

愛因斯坦是如何發現相對論的?

文德奎 這是麥可遜實驗原文,麥可遜本人提出三種可能,相對論取第二種。這裡乙個物理現象未分析 一束光通過勻速封閉運動空間,光通過封閉空間內外運動速度變化沒有實驗 分析。比如伽利略船論述船帶動內部空氣共同運動。也就是船帶動內部光共同運動,地球帶動周圍一定範圍光共同運動。光速不變原理錯誤 lei siri...