塑造现代的大思想家们-51爱因斯坦_“广义上相对论”如何消解了引力?
上一节我们说了狭义相对论,这一节我们将为大家接着讲解爱因斯坦的广义相对论。
狭义相对论主要处理的是在惯性系中,也就是说两个互相做匀速直线运动的参照系之间的变换。在这两个参照系中,时间空间单独都是相对的,但是它们组合起来构成了某种不变性。所以大家不要以为爱因斯坦的相对论就能导出相对主义,因为在爱斯坦思想看来,世界上一切都是相对的这不对。
爱因斯坦其实早期希望把相对论叫做不变性理论,而不是相对性理论。因为他担心大家误解。其实爱因斯坦强调物理学里面应该有一个原理是始终得到保持的,这个原理就是相对性原理。也就是说物理学的方程,物理学的理论不应该在不同的参照系中发生改变。所以这种不应该改变就说明了他实际上想捍卫的是不变性。就是说在一个静止的参照系中完全适用的牛顿原理,到了一个惯性系中,在一个匀速直线运动的惯性系中,这些原理也应该同样能够成立,这是狭义相对论的内容。但是这个相对性原理能不能继续运用到非惯性系,能不能继续运用到加速的参照系呢?这是爱因斯坦在完成了狭义相对论之后有进一步思考的问题。
广义相对论起于一个新的原理,这个原理我们称它叫做等效原理。什么东西等效呢?其实在牛顿这个力学里面有两个质量,这是我们需要考虑的一个质量是叫做惯性质量,惯性质量是牛顿第二定律所蕴含的那个质量,这个质量告诉我们一个物体的受到力的作用所产生的运动改变取决于它的质量。质量越大那么改变越不容易,质量越小改变越容易。对,我们都学过FMA,在相同的力作用下,质量越大的物体,它那个加速度就越小。因此你上街买东西,买一个西瓜,买完之后那个人告诉你是五斤重,可是你拿来掂量掂量,觉得没有五斤重。你之所以能够掂量出它的分量,就是因为你使用了牛顿第二定律,这个叫做惯性质量。
但是牛顿还有一个质量叫做引力质量,那就是在万有引力方程里面出现了那个质量。那个质量决定了两个物体之间相互吸引的这个力度。牛顿想当然把这两个质量看在同一个质量。但是为什么惯性质量就必定等于引力质量呢?爱因斯坦认为这应该把它作为一个物理原理确定下来,叫做等效原理。如果你承认引力质量和惯性质量是相等的话,那就意味着你其实是承认了惯性场和引力场是不可区分的那什么叫惯性场和引力场不可区分呢?爱因斯坦举了个例子,所以我们再次回到爱因斯坦喜欢举例子,喜欢做思想实验,喜欢把它的概念转化为图像……