1、广义相对论一个极其不可思议的世界 谷锐译 原文：Slaven广义相对论的基本概念解释： 在开始阅读本短文并了解广义相对论的关键特点之前，我们必须假定一件事情：狭义相对论是正确的。

2、这也就是说，广义相对论是基于狭义相对论的。

(资料图片仅供参考)

3、如果后者被证明是错误的，整个理论的大厦都将垮塌。

4、 为了理解广义相对论，我们必须明确质量在经典力学中是如何定义的。

5、 质量的两种不同表述： 首先，让我们思考一下质量在日常生活中代表什么。

6、“它是重量”？事实上，我们认为质量是某种可称量的东西，正如我们是这样度量它的：我们把需要测出其质量的物体放在一架天平上。

7、我们这样做是利用了质量的什么性质呢？是地球和被测物体相互吸引的事实。

8、这种质量被称作“引力质量”。

9、我们称它为“引力的”是因为它决定了宇宙中所有星星和恒星的运行：地球和太阳间的引力质量驱使地球围绕后者作近乎圆形的环绕运动。

10、 现在，试着在一个平面上推你的汽车。

11、你不能否认你的汽车强烈地反抗着你要给它的加速度。

12、这是因为你的汽车有一个非常大的质量。

13、移动轻的物体要比移动重的物体轻松。

14、质量也可以用另一种方式定义：“它反抗加速度”。

15、这种质量被称作“惯性质量”。

16、 因此我们得出这个结论：我们可以用两种方法度量质量。

17、要么我们称它的重量（非常简单），要么我们测量它对加速度的抵抗（使用牛顿定律）。

18、 人们做了许多实验以测量同一e68a84e8a2ad7a686964616f31333231383361物体的惯性质量和引力质量。

19、所有的实验结果都得出同一结论：惯性质量等于引力质量。

20、 牛顿自己意识到这种质量的等同性是由某种他的理论不能够解释的原因引起的。

21、但他认为这一结果是一种简单的巧合。

22、与此相反，爱因斯坦发现这种等同性中存在着一条取代牛顿理论的通道。

23、 日常经验验证了这一等同性：两个物体（一轻一重）会以相同的速度“下落”。

24、然而重的物体受到的地球引力比轻的大。

25、那么为什么它不会“落”得更快呢？因为它对加速度的抵抗更强。

26、结论是，引力场中物体的加速度与其质量无关。

27、伽利略是第一个注意到此现象的人。

28、重要的是你应该明白，引力场中所有的物体“以同一速度下落”是（经典力学中）惯性质量和引力质量等同的结果。

29、 现在我们关注一下“下落”这个表述。

30、物体“下落”是由于地球的引力质量产生了地球的引力场。

31、两个物体在所有相同的引力场中的速度相同。

32、不论是月亮的还是太阳的，它们以相同的比率被加速。

33、这就是说它们的速度在每秒钟内的增量相同。

34、（加速度是速度每秒的增加值） 引力质量和惯性质量的等同性是爱因斯坦论据中的第三假设 爱因斯坦一直在寻找“引力质量与惯性质量相等”的解释。

35、为了这个目标，他作出了被称作“等同原理”的第三假设。

36、它说明：如果一个惯性系相对于一个伽利略系被均匀地加速，那么我们就可以通过引入相对于它的一个均匀引力场而认为它（该惯性系）是静止的。

37、 让我们来考查一个惯性系K’，它有一个相对于伽利略系的均匀加速运动。

38、在K 和K’周围有许多物体。

39、此物体相对于K是静止的。

40、因此这些物体相对于K’有一个相同的加速运动。

41、这个加速度对所有的物体都是相同的，并且与K’相对于K的加速度方向相反。

42、我们说过，在一个引力场中所有物体的加速度的大小都是相同的，因此其效果等同于K’是静止的并且存在一个均匀的引力场。

43、 因此如果我们确立等同原理，两个物体的质量相等只是它的一个简单推论。

44、 这就是为什么（质量）等同是支持等同原理的一个重要论据。

45、 通过假定K’静止且引力场存在，我们将K’理解为一个伽利略系，（这样我们就可以）在其中研究力学规律。

46、由此爱因斯坦确立了他的第四个原理。

47、 爱因斯坦第二假设谷锐译 原文：Slaven 时间和空间 我们得出一个自相矛盾的结论。

48、我们用来将速度从一个参照系转换到另一个参照系的“常识相对论”和爱因斯坦的“光在所有惯性系中速度相同”的假设相抵触。

49、只有在两种情况下爱因斯坦的假设才是正确的：要么距离相对于两个惯性系不同，要么时间相对于两个惯性系不同。

50、 实际上，两者都对。

51、第一种效果被称作“长度收缩”，第二种效果被称作“时间膨胀”。

52、 长度收缩： 长度收缩有时被称作洛伦茨（Lorentz）或洛伦茨－弗里茨格拉德（FritzGerald）收缩。

53、在爱因斯坦之前,洛伦茨和弗里茨格拉德就求出了用来描述（长度）收缩的数学公式。

54、但爱因斯坦意识到了它的重大意义并将其植入完整的相对论中。

55、这个原理是： 参照系中运动物体的长度比其静止时的长度要短 下面用图形说明以便于理解： 上部图形是尺子在参照系中处于静止状态。

56、一个静止物体在其参照系中的长度被称作他的“正确长度”。

57、一个码尺的正确长度是一码。

58、下部图中尺子在运动。

59、用更长、更准确的话来讲：我们相对于某参照系，发现它（尺子）在运动。

60、长度收缩原理指出在此参照系中运动的尺子要短一些。

61、 这种收缩并非幻觉。

62、当尺子从我们身边经过时，任何精确的试验都表明其长度比静止时要短。

63、尺子并非看上去短了，它的确短了！然而，它只在其运动方向上收缩。

64、下部图中尺子是水平运动的，因此它的水平方向变短。

65、你可能已经注意到，两图中垂直方向的长度是一样的。

66、 时间膨胀： 所谓的时间膨胀效应与长度收缩很相似，它是这样进行的： 某一参照系中的两个事件，它们发生在不同地点时的时间间隔 总比同样两个事件发生在相同地点的时间间隔长。

67、 这更加难懂，我们仍然用图例加以说明： 图中两个闹钟都可以用于测量第一个闹钟从A点运动到B点所花费的时间。

68、然而两个闹钟给出的结果并不相同。

69、我们可以这样思考：我们所提到的两个事件分别是“闹钟离开A点”和“闹钟到达B点”。

70、在我们的参照系中，这两个事件在不同的地点发生（A和B）。

71、然而，让我们以上半图中闹钟自身的参照系观察这件事情。

72、从这个角度看，上半图中的闹钟是静止的（所有的物体相对于其自身都是静止的），而刻有A和B点的线条从右向左移动。

73、因此“离开A点”和“到达B点”着两件事情都发生在同一地点！（上半图中闹钟所测量的时间称为“正确时间”）按照前面提到的观点，下半图中闹钟所记录的时间将比上半图中闹钟从A到B所记录的时间更长。

74、 此原理的一个较为简单但不太精确的陈述是：运动的钟比静止的钟走得更慢。

75、最著名的关于时间膨胀的假说通常被成为双生子佯谬。

76、假设有一对双胞胎哈瑞和玛丽，玛丽登上一艘快速飞离地球的飞船（为了使效果明显，飞船必须以接近光速运动），并且很快就返回来。

77、我们可以将两个人的身体视为一架用年龄计算时间流逝的钟。

78、因为玛丽运动得很快，因此她的“钟”比哈瑞的“钟”走得慢。

79、结果是，当玛丽返回地球的时候，她将比哈瑞更年轻。

80、年轻多少要看她以多快的速度走了多远。

81、 时间膨胀并非是个疯狂的想法，它已经为实验所证实。

82、最好的例子涉及到一种称 为"介子"的亚原子粒子。

83、一个介子衰变需要多少时间已经被非常精确地测量过。

84、无论怎样，已经观测到一个以接近光速运动的介子比一个静止或缓慢运动的介子的寿命要长。

85、这就是相对论效应。

86、从运动的介子自身来看，它并没有存在更长的时间。

87、这是因为从它自身的角度看它是静止的；只有从相对于实验室的角度看该介子，我们才会发现其寿命被“延长”或“缩短”了。

88、? 应该加上一句：已经有很多很多的实验证实了相对论的这个推论。

89、（相对论的）其他推论我们以后才能加以证实。

90、我的观点是，尽管我们把相对论称作一种“理论”，但不要误认为相对论有待于证实，它（实际上）是非常完备的。

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