如何用廣義相對論解釋蘋果落地?

時間 2021-05-07 03:36:39

1樓:xxheng

最簡單的回答是:原因在於時空彎曲,蘋果時間方向的運動被彎曲,使相對地面靜止的觀察者觀察到蘋果空間上的位移,其實是蘋果測地線運動在觀察者的空間方向的運動投影。

了解狹義相對論的盆友都知道,物體相對參考係靜止時,它的世界線沿著時間軸的正向,不過它也在運動,不同的是這個運動是在4維時空中的運動,如果在物體上放乙個時鐘,用來記時間,這個時間叫固有時,就是用來記四維時空中的運動的,固有時等於世界線長度,也就是說取世界線長度一樣的兩個慣性系的物體,它們分別以自身為參考係的時間長度是一樣的,也就是4維時空中運動的距離一致,而在三維空間中的運動距離缺不一致,即投影不一致。

再說廣義相對論中,地球彎曲了時空,蘋果的測地線也是彎曲的(也就是蘋果的世界線),相對於地面的觀察者而言,蘋果在自己時間方向上的運動,即彎曲的測地線上的運動,對於地面的觀察者看來,由於地面的觀察者收到向上的加速度(四維加速度,也是等效原理最開始的觀點),他在時空中的軌跡不是測地線,所以對觀察者的參考係,空間軸時間軸的方向與蘋果的不一致,所以蘋果在測地線運動對地面觀察者有個空間軸上的投影,即自由下落運動。

2樓:娛樂大眾

用等效原理解釋。

樹上的蘋果實際是受力而加速運動的;

掉下來的蘋果受到了慣性的作用,在我們看來是加速運動的,其實是不受力的靜止或者測地線運動。

好比:我站在加速度為g的向上的電梯裡手拿蘋果。在我看來蘋果是靜止的,但電梯外面的人看到蘋果是在加速上公升的。

當我放手之後我看到蘋果加速落下,電梯外面的人看到蘋果失去了加速度開始做勻速直線運動。

3樓:晚來天欲雪

這個好說,先回顧一下牛頓第一定律:「物體所受合外力為零或者不受力的時候靜止或者勻速直線運動。」廣義相對論非常巧妙的推廣了牛頓第一定律的這個思想。

就以蘋果下落為例,在廣義相對論中,「引力」的概念被「時空彎曲」的概念所取代(這裡地球附近的時空區域可以簡化成Schwarzchild Spacetime),所以「引力」在廣義相對論裡面也就不是「力」的概念,那麼蘋果下落自然是只受到引力的作用,那麼按照廣義相對論,只有彎曲的時候的概念,而沒有引力的概念,所以這個蘋果是沒受任何「力」的作用,既然不受力,那麼它應該在彎曲的時空中做「勻速直線運動」。而用廣義相對論的話來說,「彎曲時空中的勻速直線運動」正是我們平時說的自由落體運動。

總而言之,用廣義相對論的話來說「蘋果下落」這件事,就是由於「蘋果不受力,而在彎曲的時空中做勻速直線運動」所致的。

4樓:

蘋果做測地線運動。

測地線是時空的短程線。比如歐幾里得空間,直線是短程線;球面上,大圓的圓弧是短程線。

向量沿著測地線平移,方向和大小保持不變。如果取曲線引數為本地時,則切矢便是速度了,所以測地線運動是流形上的慣性運動。在歐幾里得時空,慣性運動就是勻速直線運動。

在閔可夫斯基時空,慣性運動分為類光運動和類時運動,前者在光錐面上,後者是在光錐裡的直線。

由於測地線運動,速度向量的大小方向不變,所以測地線運動的加速度為0(長度)。在四維時空,即四維加速度為0。那麼,通常我們說的重力加速度又是什麼呢?它是四維加速度的空間分量。

如何用廣義相對論計算引力?

尋風 廣相中一般沒有引力這個量,黑洞熱力學的表面引力除外,雖然和溫度相關,這個也確實有點引力的意思,但我估計你問的應該不是這個因為牛頓引力論中用泊松方程根據質量密度分布得到引力勢對應廣相中用場方程根據能動張量得出度規和克氏符牛頓體系中得出引力後可以通過牛二求出加速度進而得出軌跡 原則上如此做,解一堆...

廣義相對論對引力的解釋,真的解釋了地球圍著太陽轉的原因了嗎?

神魔協奏 都跟你說了是時間彎曲不是空間彎曲,在空間中光速跟地球的速度是同方向,在光速和地球公轉線速度在時空中是不同方向的向量,你的想法是僅從空間去看待的,但這也有科普書的鍋 司洪亮 那麼從地球上順著它執行的方向射出一束光,在太陽上看,它是應該直線射向宇宙深處,還是應該跟地球一樣也沿著太陽轉圈圈呢?我...

廣義相對論在哪些方面突破了狹義相對論?

自學生 我發現了自身生命時間的研究學習經驗,都是一對一環扣一環拉力重力壓力的鏈結時間模型。任何什麼研究經驗理論,都是一環扣一環正中時間統一標準原理系統模型。 其他回答都很數學,估計題主應該是希望科普一下。我來科普一下。第一點 首先我們要了解,物理學中,或者說數學中,對稱是什麼意思。對稱,比如圓形,就...