理论基础与革命性突破
广义相对论是现代物理中基于相对性原理利用几何语言描述的引力理论。该理论由阿尔伯特·爱因斯坦等人自1907年开始发展,最终在1915年基本完成。
在广义相对论中,引力被描述为时空的一种几何属性(曲率),而时空的曲率则通过爱因斯坦场方程和处于其中的物质及辐射的能量与动量联系在一起。
时间膨胀
引力场内的时间膨胀、光的引力红移和引力时间延迟效应是理论的重要预言。
引力波
引力波已经由激光干涉引力波天文台在2015年9月直接观测到。
黑洞理论
预言了某些大质量恒星终结后形成的时空极度扭曲区域。
宇宙膨胀
广义相对论是现代宇宙学中膨胀宇宙模型的理论基础。
历史发展轨迹
1905年 - 起点
爱因斯坦发表狭义相对论后,开始思考如何将引力纳入相对论框架。
1915年 - 突破
爱因斯坦在普鲁士科学院发表著名的引力场方程,标志着广义相对论基本完成。
1919年 - 验证
爱丁顿的日食观测证实了光线在引力场中的偏折,使理论名声大震。
1960-1975年 - 黄金时代
广义相对论进入理论物理和天体物理主流研究视野,黑洞概念得到理解。
数学基础
广义相对论用四维半黎曼流形描述时空几何,引力被描述为时空曲率。
核心洞察
引力不是一种力,而是时空几何的表现。物体在引力场中的运动实际上是在弯曲时空中的惯性运动。