愛因斯坦引力場方程的由來,愛因斯坦場方程是怎麼推匯出來的

2021-04-22 03:20:12 字數 2430 閱讀 1692

1樓:手機使用者

2023年愛因斯坦發表bai狹du義相對論後,他開zhi始著眼於如何將引力納

dao入狹義相對論內框架的思考。以一容

個處在自由落體狀態的觀察者 的理想實驗為出發點,他從2023年開始了長達八年的對引力的相對性理論的探索。在歷經多次彎路和錯誤之後,他於2023年11 月在普魯士科學院上作了發言,其內容正是著名的愛因斯坦引力場方程。這個方程式的左邊表達的是時空的彎曲情況,而右邊則表達的是物質及其運動。

「物質告訴時空怎麼彎曲。時空告訴物質怎麼運動。」(惠勒語)它把時間、空間和物質、運動這四個自然界最基本的物理量聯絡了起來,具有非常重要的意義。

愛因斯坦的引力場方程是一個二階非線性偏微分方程組,數學上想要求得方程的解是一件非常困難的事。愛因斯坦運用了很多 近似方法,從引力場方程得出了很多最初的預言。

愛因斯坦場方程是怎麼推匯出來的

2樓:匿名使用者

1.愛因斯坦場方程:刻上真空場方程式的紀念硬幣r_uv-1/2*r*g_uv=κ*t_uv(rμν-(1/2)gμνr=8gπtμν/(c*c*c*c)-gμν)說明:

g_uv為度規,κ為係數,可由低速的牛頓理論來確定。"_"後字母為下標,"^"後字母為上標。意義:

空間物質的能量-動量(t_uv)分佈=空間的彎曲狀況(r_uv)解的形式是:ds^2=adt^2+bdr^2+cdθ^2+ddφ^2式中a,b,c,d為度規g_uv分量。考慮能量-動量張量t_uv的解比較複雜。

最簡單的就是讓t_uv等於0,對於真空靜止球對稱外部的情況,則有施瓦西外解。如果是該球體內部的情況,或者是考慮球體軸對稱的旋轉,就稍微複雜一點。還有更復雜的星雲內部或外部的情況,星雲內部的星球還要運動、轉動等。

這些因素都要影響到星雲內部的曲面空間。2.含宇宙常數項的場方程:

r_uv-1/2*r*g_uv+λ*g_uv=κ*t_uv此處的λ是宇宙常數,其物理意義是宇宙真空場。λ*g_uv為宇宙項。如果從數學上理解的話,則上面的場方程也可解出下面的形式:

ds^2=adt^2+bdr^2+cdθ^2+ddφ^2[1]式中a,b,c,d為度規g_uv分量。這裡的ds就是表達空間彎曲程度的一小段距離。同時因為4維空間與時間有關,ds隨時間也會變化。

這時,如果沒有宇宙項,ds隨時間是增大的,宇宙就是膨脹的。如果加了宇宙項,選取適當的λ值,ds不隨時間變化,宇宙就是穩定的。如果從物理意義上理解的話,把宇宙項移到式右邊,則是:

r_uv-1/2*r*g_uv=κ*t_uv-λ*g_uvλ項為負值,起到了斥力的作用,即宇宙真空場與普通物質場之間存在著斥力。宇宙項和通常物質場的引力作用起到了平衡的作用,所以可得到穩定的宇宙解。

3樓:匿名使用者

要將這些物質完全變成能量,除非是正、反物質相遇後湮沒,質量完全能變成能量。一般是不可能實現的。目前的重原子核裂變成兩個以上的較小原子核時,有一個質量差,這部分質量差就是放出的裂變核能。

輕原子的聚變反應屆是這樣:輕核聚變成一個較重核時,也有一部分質量差,就是放出的聚變核能。

愛因斯坦場方程的概述

4樓:黃昏

1.愛因斯坦場方程:r_uv-1/2*r*g_uv=κ*t_uv

(rμν-(1/2)gμνr=8gπtμν/(c*c*c*c) -gμν)

說明:g_uv為度規,κ為係數,可由低速的牛頓理論來確定。_後字母為下標,^後字母為上標。

意義:空間物質的能量-動量(t_uv)分佈=空間的彎曲狀況(r_uv)

解的形式是:ds^2=adt^2+bdr^2+cdθ^2+ddφ^2

式中a,b,c,d為度規g_uv分量。

考慮能量-動量張量t_uv的解比較複雜。最簡單的就是讓t_uv等於0,對於真空靜止球對稱外部的情況,則有施瓦西外解。如果是該球體內部的情況,或者是考慮球體軸對稱的旋轉,就稍微複雜一點。

還有更復雜的星雲內部或外部的情況,星雲內部的星球還要運動、轉動等。這些因素都要影響到星雲內部的曲面空間。

2.含宇宙常數項的場方程:

r_uv-1/2*r*g_uv+λ*g_uv=κ*t_uv

此處的λ是宇宙常數,其物理意義是宇宙真空場。λ*g_uv為宇宙項。

如果從數學上理解的話,則上面的場方程也可解出下面的形式:

ds^2=adt^2+bdr^2+cdθ^2+ddφ^2

式中a,b,c,d為度規g_uv分量。

這裡的ds就是表達空間彎曲程度的一小段距離。同時因為4維空間與時間有關,ds隨時間也會變化。這時,如果沒有宇宙項,ds隨時間是增大的,宇宙就是膨脹的。

如果加了宇宙項,選取適當的λ值,ds不隨時間變化,宇宙就是穩定的。

如果從物理意義上理解的話,把宇宙項移到式右邊,則是:

r_uv-1/2*r*g_uv=κ*t_uv-λ*g_uv

λ項為負值,起到了斥力的作用,即宇宙真空場與普通物質場之間存在著斥力。宇宙項和通常物質場的引力作用起到了平衡的作用,所以可得到穩定的宇宙解。

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