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宇宙镜 Sat Oct 27 21:45:25 CST 2018

        广义相对论是极其成功的理论。它之所以著名的原因之一是,它经历了近半个世纪的严格的检验。虽然这么些年来也有名日繁多的理论相继问世,但没有哪个出于爱因斯坦理论之右。到此为止.我们已就广义相对论的基础作了一些的探讨,具备了一定的与之相关的知识。然而.我们如何才能验证其是否正确呢?你又如何对这些古怪的自然奇观表示认叮呢?

        如前所述,广义相对论的主要成就之一是对水星近日点运动中所产生的偏差的合理解释。但广义相对论是如何准确地解释这一点呢?17世纪初,伟大的丹麦天文学家约翰尼斯·开普勒第一次正确地描述了行星轨道.在此之前,大家一直认为行星是在止园轨道上围绕太阳运动的,有的竟将行星看作神圣的天神,昼伏夜出。由于圆被看作最完美的形状,行尾因而应该在这样的圆形轨道上运动。开普勒提出一整套行星运动的定律,其中之一是,行星围绕太阳作椭圆运动,而太阳位于椭圆的焦点。另一个定律是,当行星在轨道上运动时,它在相等的时间中所扫过的椭圆的面积相等。行星在经过靠近太阳的位置时运动得最快,而在离开太阳较远的位置时运动得较慢。由于不断地加速和减速,因而行星在任何一天、一星期或一个月,无论其位于轨道的什么地方.所扫过的轨道面积都是均等的。

        真不知道该如何感谢爱因斯坦才对,因为他使我们知道,行星的运行轨道所通过的是弯曲的空间,而其弯曲的根源是太阳。你可能还记得,测量曲率的方法之一是测量园的周长,并将之与它的表面积进行比较:面积若超出,我们就称之为正曲率。我们可以对椭圆或其他任何形状进行相同的测量.通过比较在弯曲空问和平面空间中椭口的面积差别,我们可以测出空间是如何弯曲的。你可以通过下面一个例子来说明这一点,即在橄榄球上画一个椭回,同时在一张平整的纸上画一个同样尺寸的椭圆,由于球表面的曲率.在橄榄球上所画的椭圆的表面积就会比在纸上所
画的大一些。

        同理,我们可将相同圆中的面积差应用于标志着行星轨道的空间之中。由于水星经过的是靠太阳最近的空间,其弯曲度远高于其他地方,因而水星轨道的周长和面积之比也明显有别于牛顿平面空间中周长与面积之比。我们根据行星沿轨道所经过周长的距离来测量其所扫过的面积.而当我们将之适用于弯曲的空间时,我们自然发现它们不一致。在弯曲空间的面积总是大一些。

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