在廣義相對論中,引力和加速度是等效的,那身處地球兩端的人豈不是越來越遠?

時間 2021-06-03 09:26:44

1樓:悟性無明

根據廣義相對論:

1. 質量使時空發生彎曲。地球周圍的時空就是彎曲的;

2. 自由運動的物體在彎曲時空中沿「測地線」(也就是彎曲時空中的「直線」)運動,就彷彿是因為受到了「引力」而改變運動狀態一樣。地球兩端的時空彎曲方向相反,因而表現出的引力方向相反。

對於地球兩端自由下落的觀察者而言,自己在向地球加速運動,與地球在向自己加速運動,二者是等價的。而地球兩端的兩個觀察者由於根本不在同乙個局域參考係(兩者根本不能互相測量到對方),把二者的運動狀態相互比較是沒有意義的。同理,地球兩端靜止在地面上的兩個觀察者,相互比較也是沒有意義的。

2樓:黃世琛

這就好比你坐在一輛加速的車上,你會看到地面的物體在加速向後運動一樣,因為你的參考係不是慣性系,所以在你的眼裡,地面上靜止的物體在做加速運動。而坐在車上的人明明感覺到後背有推力,但是以車為參考係,人是保持靜止的,這是由於車作為乙個非慣性參考係,車的時空是扭曲的,要相對於車保持靜止,需要受到座椅支援力的作用。

所以同樣的道理,乙個蘋果從樹上脫落,原本是不受外力作用的,它原本應該是處於靜止狀態的,但是由於地球龐大的質量扭曲了時空,所以在我們眼裡靜止的運動變成了勻加速直線運動,也就是自由落體運動。

那麼站在地面上的人呢?人要保持靜止應該也是不受外力的,但是由於地球龐大的質量扭曲了空間,如果人不受任何外力也會由於時空的扭曲自由落體向下運動,但是因為有地面的支援力,支援力產生的加速度與時空的曲率相互抵消,所以站在地面的人與地面就保持靜止了。所以要相對地面保持靜止需要受到地面支援力的作用。

這種等效又類似於假設有兩艘宇宙飛船,假設地球的重力加速度是g,其中一艘飛船靜止停在地面上,另一艘飛船以加速度g在宇宙中做勻加速直線運動,那麼這兩艘飛船是等效的,在兩艘飛船上做物理實驗沒有任何區別。比如我們在飛船上丟擲乙個小球,小球沒有受到任何力的作用,但是在飛船上的人都看見小球在做拋物線的運動。人站在飛船裡,腳下收到支援力的作用,但人相對於飛船卻是靜止的。

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