1900：游走在欧洲的物理学霸 第428节

　　【惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的。】

　　什么意思呢？

　　举个例子。

　　一个人站在一艘太空飞船的地面上。

　　如果这时候飞船以加速度g（地球重力加速度）向上加速运动的话。

　　那么这个人就会同时受到一个反方向的惯性力。

　　惯性力把他牢牢地压在地上。

　　惯性力大小就等于人的惯性质量乘以加速度g。

　　由于人的惯性质量和人的引力质量是相等的。

　　此时人受到的加速度又是g，和地球的重力加速度一样。

　　那么这个人就会感受到，自己和在地球上静止一样。

　　换句话说，宇宙飞船代替了地球。

　　飞船加速运动产生的惯性力场代替了地球的引力场。

　　这个人完全分辨不出自己到底是在地球上，还是在一艘以g加速度运动的飞船内。

　　两者完全等效。

　　加速度就是引力，惯性力和引力是等效的。

　　这就是等效原理的内涵。

　　有了等效原理后，爱因斯坦再处理狭相的第一个问题，惯性系问题，就非常简单了。

　　因此有加速度的非惯性系，都可以被看成是惯性系处在了引力场之中。

　　很好理解吧。

　　因为加速度和引力场是等效的。

　　因此，也就没有了所谓的非惯性系。

　　任何非惯性系都可以看成是惯性系不变，引力场在变。

　　这样的话，在处理任何非惯性系的问题时，就可以只研究引力了。

　　这时，爱因斯坦就可以顺理成章地把狭义相对性原理，推广到所有参考系之中了。

　　即广义相对论的第二个原理：广义相对性原理。（也是公理）

　　【所有物理定律在任何参考系中都保持不变。】

　　物理规律不再是只在惯性系中不变了。

　　至此，广义相对论的两大原理建设完成。

　　注意，这两个公理并不是胡乱提出的。

　　而是爱因斯坦对物理定律进行深入的分析后，才大胆假设的。

　　我们马后炮认为很简单，但那是一百多年前。

　　接下来，就是爱因斯坦啊不李奇维，用这两个原理撬开广义相对论的大门了。

　　也许聪明的你会问：开始做实验验证吗？

　　不！

　　做实验太low了，要做就做思维实验。

第308章 人类智慧最极致的浪漫：时空因你而弯曲！

　　李奇维通过理性的思考和深入的分析，大胆假设了两个基本原理。

　　第一，惯性力场和引力场在局部是等效的。

　　第二，所有物理定律在任何的参考系中都有相同的形式。

　　基于这两个原理，就可以得出非惯性系=惯性系+引力场。

　　因此，面对狭义相对论束手无策的非惯性系问题，就可以分解成惯性系问题。

　　而惯性系很简单，牛顿定律已经研究的很完美了。

　　剩下只要专心研究万有引力即可。

　　开始思维实验。

　　之前我们说了，假设有一艘以加速度g做加速运动的飞船。

　　如果有个人K，手里拿个篮球，那么他松开手，篮球就会像自由落体一样，落在飞船的地面上。

　　而且轨迹、速度等和在地球上完全一样。

　　因为这时候的飞船给人的感觉就相当于地球。

　　他分不清篮球受到的到底是万有引力，还是飞船给的惯性力。

　　好了，重点来了！

　　现在让我们的思想更近一步。

　　要是K手里拿的不是篮球，而是手电筒呢？

　　现在飞船继续以加速度g向上运动。

　　这时，K在水平方向打开了手电筒，光瞬间产生，沿着水平方向朝K正对面的墙壁运动。

　　那么，想象一下，此刻站在地球上的人会看到什么现象呢？

　　很简单。

　　飞船是在做加速度为g的匀加速运动，而光速又是恒定不变的。

　　所以水平方向和竖直方向上，光走过的距离是不一样的。

　　因此，地球上的人会看到光朝飞船加速度的反方向运动。

　　看起来就像光往下“垂”了。

　　即光线变成弯曲的了，而不是直线水平了。

　　看起来就像是一条抛物线。

　　大家可以在脑海里想象这個场景。

　　假设在一个直角坐标系上，一个小球在原点被抛出。

　　如果单位时间内，Y轴经过的距离比X轴大。

　　那么连起来是不是就是一条抛物线了。

　　这就是光在加速运动飞船里的情形。

　　这就不得了。

　　要知道，惯性力场和引力场是等效的。

　　此时的宇宙飞船其实就相当于地球。

　　那么同样，在飞船内光是弯曲的，说明光在地球上同样是弯曲的。

　　都是由于加速度g的作用，导致光不再走直线，而是变成弯曲传播。

　　这一步很关键，再好好想想，争取想明白。

　　为什么我们平时在地球上看不到光走弯线呢。

　　因为地球的质量太小了，对光的弯曲程度很小。

　　现在，我们得到了第一个匪夷所思却又理所应当的结论：引力会让光线弯曲。

　　要是一般人推理到这，估计已经喜出望外了。

　　哇塞，太牛逼了。

　　光竟然会弯曲。

　　这是多么重大的成果啊。

　　但是真实历史上的爱因斯坦，他没有满足这个结论，又接着继续深入思考下去。

　　引力会弯曲光线到底意味着什么呢？

　　这时，他忽然想到了比萨斜塔实验。

　　当然跟那个真实的实验不太一样，他更进了一步。

　　爱因斯坦就在想，两个完全不同的物体，比如篮球和鸡。

　　如果把它们放在真空中，那么二者在引力的作用下，下落的速度、轨迹等是完全一样的。

　　这跟篮球和鸡本身具有什么理化性质毫无关系。

　　如果大胆假设，篮球和鸡达到了光速，那么它们就会和光一样，走光的路径。