广义相对论是在什么样的背景下发生的 广义相对论简介

作者:小千 更新时间:2025-02-19 点击数:

【千问解读】

广义相对论(General Relativity) 描写物质间引力相互作用的理论。

其基础有A.于1915年完成,1916年正式发表。

这一理论首次把引力场解释成时空的弯曲。

概念介绍 黑洞 爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用:它直接推导出某些大质量恒星会终结为一个黑洞——时空中的某些区域发生极度的扭曲以至于连光都无法逸出;而多大质量的恒星会塌陷为黑洞则是印裔物理学家钱德拉塞卡的功劳——钱德拉塞卡极限(白矮星的质量上限)。

引力透像 有证据表明恒星质量黑洞以及超大质量黑洞是某些天体例如活动星系核和微类星体发射高强度辐射的直接成因。

光线在引力场中的偏折会形成引力透镜现象,这使得人们能够观察到处于遥远位置的同一个天体的多个成像。

引力波 广义相对论还预言了引力波的存在(爱因斯坦于1918年写的论文《论引力波》),现已被直接观测所证实。

此外,广义相对论还是现代宇宙学的膨胀宇宙模型的理论基础。

时空关系 19世纪末由于牛顿力学和(苏格兰数学家)麦克斯韦(1831~1879年)电磁理论趋于完善,一些物理学家认为“物理学的发展实际上已经结束”,但当人们运用伽利略变换解释光的传播等问题时,发现一系列尖锐矛盾,对经典时空观产生疑问。

爱因斯坦对这些问题,提出物理学中新的时空观,建立了可与光速相比拟的高速运动物体的规律,创立相对论。

狭义相对论提出两条基本原理。

(1)光速不变原理:即在任何惯性系中,真空中光速c都相同,为299,792,458m/s,与光源及观察者的运动状况无关。

(2)狭义相对性原理:是指物理学的基本定律乃至自然规律,对所有惯性参考系来说都相同。

爱因斯坦的第二种相对性理论(1916年)。

该理论认为引力是由空间——时间弯曲的几何效应(也就是,不仅考虑空间中的点之间,而是考虑在空间和时间中的点之间距离的几何)的畸变引起的,因而引力场影响时间和距离的测量。

万有引力 广义相对论:是一种关于万有引力本质的理论。

爱因斯坦曾经一度试图把万有引力定律纳入相对论的框架,几经失败后,他终于认识到,狭义相对论容纳不了万有引力定律。

于是,他将狭义相对性原理推广到广义相对性,又利用在局部惯性系中万有引力与惯性力等效的原理,建立了用弯曲时空的黎曼几何描述引力的广义相对论理论。

狭义相对论 狭义相对论与广义相对论:狭义相对论只适用于惯性系,它的时空背景是平直的四维时空,而广义相对论则适用于包括非惯性系在内的一切参考系,它的时空背景是弯曲的黎曼时空。

诞生背景 发展过程 爱因斯坦在1905年发表了一篇探讨光线在狭义相对论中,重力和加速度对其影响的论文,广义相对论的雏型就此开始形成。

1912年,爱因斯坦发表了另外一篇论文,探讨如何将重力场用几何的语言来描述。

至此,广义相对论的运动学出现了。

到了1915年, 爱因斯坦引力场方程发表了出来,整个广义相对论的动力学才终于完成。

开场方程式解 1915年后,广义相对论的发展多集中在解开场方程式上,解答的物理解释以及寻求可能的实验与观测也占了很大的一部份。

但因为场方程式是一个非线性偏微分方程,很难得出解来,所以在电脑开始应用在科学上之前,也只有少数的解被解出来而已。

其中最著名的有三个解:史瓦西解、 雷斯勒——诺斯特朗姆解、克尔解。

三大验证 在广义相对论的实验验证上,有著名的三大验证。

在水星近日点的进动中,每百年43秒的剩余进动长期无法得到解释,被广义相对论完满地解释清楚了。

光线在引力场中的弯曲,广义相对论计算的结果比牛顿理论正好大了1倍,爱丁顿和戴森的观测队利用1919年5月29日的日全食进行观测的结果,证实了广义相对论是正确的。

再就是引力红移,按照广义相对论,在引力场中的时钟要变慢,因此从恒星表面射到地球上来的光线,其光谱线会发生红移,这也在很高精度上得到了证实。

从此,广义相对论理论的正确性被得到了广泛地承认。

另外,宇宙的膨胀也创造出了广义相对论的另一场高潮。

从1922年开始,研究者们就发现场方程式所得出的解答会是一个膨胀中的宇宙,而爱因斯坦在那时自然也不相信宇宙会来涨缩,所以他便在场方程式中加入了一个宇宙常数来使场方程式可以解出一个稳定宇宙的解出来。

但是这个解有两个问题。

在理论上,一个稳定宇宙的解在数学上不是稳定。

另外在观测上,1929年,哈勃发现了宇宙其实是在膨胀的,这个实验结果使得爱因斯坦放弃了宇宙常数,并宣称这是我一生最大的错误(the biggest blunder in my career)。

但根据最近的一形超新星的观察,宇宙膨胀正在加速。

所以宇宙常数似乎有再度复活的可能性,宇宙中存在的暗能量可能就必须用宇宙常数来解释. 基本假设 简单地说,广义相对论的两个基本原理是:一,等效原理:惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的;二,广义相对性原理:所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式。

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自由女神像简介 铜像的由来及背景是什么样的

自由女神像(英文:Statue Of Liberty),全名为“自由女神铜像国家纪念碑”,正式名称是“自由照耀世界(Liberty Enlightening the World)”,位于美国纽约海港内自由岛的哈德逊河口附近。

自由女神穿着风格服装,头戴光芒四射冠冕,七道尖芒象征七大洲。

右手高举象征自由的火炬,左手捧着一块铭牌,上面刻着July IV MDCCLXXVI(1776年7月4日,《》颁发的日期);脚下是打碎的手铐、脚镣和锁链,象征着挣脱暴政的约束和自由。

自由女神像是美国的象征,美利坚民族和美法人民友谊象征,表达美国人民争取民主、自由的崇高理想。

自由是美国的象征。

1984年,美国自由女神铜像国家纪念碑列入世界遗产名录,其内涵被广泛用于各种领域。

建造背景 自由女神像(Statue Of Liberty),又称为自由照耀世界(Liberty Enlightening The World),是法国在1886年赠送给美国的独立100周年礼物。

美国的自由女神像位于美国纽约州纽约市哈德逊河口附近,是雕像所在的美国自由岛的重要观光景点。

美国的自由女神像以法国巴黎卢森堡公园的自由女神像作蓝本,法国著名雕塑家巴托尔迪历时10年艰辛完成了雕像的雕塑工作,女神的外貌设计来源于雕塑家的母亲,而女神高举火炬的右手则是以雕塑家妻子的手臂为蓝本。

自由女神穿着古希腊风格的服装,所戴头冠有象征世界七大洲及四大洋的七道尖芒。

自由女神像是法国为纪念美国独立战争期间的美法联盟赠送给美国的礼物,由法国著名雕塑家奥古斯特·巴托尔迪在巴黎设计并制作,历时10余年,于1884年5月完成,1885年6月装箱运至纽约,1886年10月由当时的美国总统克利夫兰亲自在纽约主持揭幕仪式。

女神右手高举象征自由的火炬,左手捧着刻有1776年7月4日的《独立宣言》,脚下是打碎的手铐、脚镣和锁链。

她象征着自由、挣脱暴政的约束,在1886年10月28日落成并揭幕。

雕像锻铁的内部结构是由后来建造了巴黎埃菲尔铁塔的居斯塔夫·埃菲尔设计的。

自由女神像高46米,加基座为93米,重225吨,是金属铸造,置于一座混凝土制的台基上。

自由女神的底座是著名的约瑟夫·普利策筹集10万美金建成的,底座是一个美国移民史博物馆。

1984年,自由女神像被列为世界文化遗产。

自由女神像称不上历史古迹,仅是一件人工塑造的艺术品。

19世纪末,洲际旅行尚无空中航线,越过大洋的运输工具只有轮船,而纽约港是美国沿海最大的港口。

作为进出美国的大多数旅客要经过的一个港口,人们在距曼哈顿岛西南角仅3公里远小岛上矗立起了这座自由女神像。

由于自由女神像恰在航线的附近,进出港口的旅客都可以望见。

当海轮驶入上纽约湾内时,由于海面的曲度,此时船上旅客尚不能望见纽约市内高楼,而首先映入眼帘就是这座巨大的雕像。

雕像手握火炬、向空中高高举起,目视前方,姿态优美。

此时,有的旅客向她招手,有的旅客给她拍照。

尤其是夜间,火炬内的灯光通明,加上从小岛地面射向巨像的探照灯光,使自由女神雕像更为清晰、壮观。

同样,当海轮驶离市区码头时,也要在她旁边经过。

此时,虽然距雕像较远,但由于雕像有高大的基座,依然依稀可见。

旅客中有的人向它摆手,有的大声同她“再见”。

自由女神像已成为船舶进出纽约港的一大景观。

建造历程 创作 1834年巴托尔迪出生在法国的一个意大利人家庭。

他从青年时代起就酷爱雕塑艺术,自由女神的形象很早就存在于他的心目中了。

1851年路易··波拿巴发动政变推翻第二共和国后的一天,一群坚定的共和党人在街头筑起防御工事,暮色苍茫时,一个年轻姑娘手持熊熊燃烧的火炬,跃过障碍物,高呼“前进”的口号向敌人冲去,波拿巴分子的枪声响了,姑娘倒在血泊中。

巴托尔迪耳闻这一事实,心情久久不能平静。

从此这位高擎火炬的勇敢姑娘就成为他心中自由的象征。

起源 1865年,巴托尔迪在别人的提议下,决定塑造一座象征自由的塑像,由法国人民捐款,作为法国政府送给美国政府庆祝美国独立100周年的礼物。

有人认为自由女神像的设计和建造可追溯至1865年,一位在中支持北军的法国学者、政治活动家拉沃拉叶在其凡尔赛附近的家中一次晚饭后的闲谈中说:“如果应当建立一座雕像来纪念美国的独立,我认为只有我们两国共同建造才是天经地义的。

”美国国家公园管理局在一份发布于2000年的报告中表示,这一说法来自于1885年募款的宣传小册子,并不准确;建造自由女神像的构想最可能出现于1870年根据巴特勒迪自述,上述说法提到的闲谈中他也在场。

拉沃拉叶的想法没有成为正式的提议,但发了巴特勒迪。

由于的统治对思想自由的压制,巴特勒迪没有立刻行动,而是仅仅和拉沃拉叶进行了讨论。

巴特勒迪还联系了埃及赫迪夫伊斯梅尔帕夏,后者曾计划在苏伊士运河塞得港附近建造一座古埃及女性法拉欣身披长袍、高举火炬的形象的巨型灯塔,并为之绘制了草图、制作了模型,最终没有建造。

和苏伊士运河上这座灯塔类似的计划还有罗得岛太阳神铜像,这座太阳神赫利俄斯形象的古代铜像据推测超过100英尺(30米)高,同样位于港口的入口处,为来往的船只提供灯光引导。

1870年爆发的普法战争中,巴特勒迪作为陆军少校参战。

战争中,拿破仑三世被俘获并废黜,巴特勒迪的家乡阿尔萨斯被割让给普鲁士,法兰西第三共和国成立。

战后巴特勒迪计划前往美国,他和拉沃拉叶认为当时正是和一些有影响力的美国人讨论建造自由女神像的时机。

1871年6月,巴特勒迪带着拉沃拉叶的介绍信横渡大西洋,来到美国。

巴特勒迪甫一到达纽约港便注意到了贝德罗岛。

他发现往来的船只必然经过这一小岛。

他还得知此岛是为美国政府所有,进而欣喜的写信给拉沃拉叶,称此地为“所有州共有的土地”。

巴特勒迪会见了很多纽约各界名流,还拜访了时任美国总统格兰特,并得到其保证,认为取得贝德罗岛作为雕像的选址不会太困难。

巴特勒迪又乘火车两次横穿美国,会见了许多可能对雕像计划持乐观态度的美国人。

然而,他仍认为美法两国公众对这一计划的支持程度尚不足,因此和拉沃拉叶决定继续等待合适时机。

巴特勒迪的作品贝尔福雄狮 巴特勒迪早于1870年即为雕像制作了第一个模型。

他的一个美国艺术家朋友将其访美期间带去的草图收藏于罗得岛州的工作室中。

巴特勒迪返回法国后继续进行雕像的设计。

他同时还参与了若干支持法国爱国精神的雕像设计,这其中包括贝尔福的标志性雕塑贝尔福雄狮。

这座长73英尺(22米)的雕像是为了纪念普鲁士对贝尔福城堡长达三个月的围攻而建造的,表现了挑衅性的情绪,具有强烈的浪漫主义风格。

这种浪漫主义风格影响了巴特勒迪对自由女神像的设计。

没过多久,巴托尔迪在一次婚礼上同一位名叫让娜的姑娘邂逅,让娜长得美丽端庄,仪态万方。

巴托尔迪认为让她来为“照亮全球的”自由女神像做模特是十分相称的,让娜欣然允诺。

在雕塑过程中,他们之间产生了纯洁的爱情,终于结为夫妻。

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九门提督在清朝是一种什么样的存在?

,是中国历史上最后一个,今天小编给大家带来这篇文章,感兴趣的读者可以跟着小编一起看一看。

对于古代的一些官职,没有对其进行深入研究的人,相必是对很多的官职,甚至得相当耳熟的官职的职能以及其品级都是不甚了解的。

你还真别不信,就比如这篇文章所要讲述的官职——九门提督。

相信对于这个官职很多人都是曾经听过的,但是这个清朝最霸气的官职“九门提督”是干什么的,其品级究竟有多大?说出来你可别不相信! 九门提督 九门提督全名为,提督九门步军巡捕五营统领,也简称步领,是清朝的驻京武官,设立于十三年。

叫做九门提督,其职能还真跟门有关,说难听点就是看门的,但是这个“看门的”可不一般。

九门提督主要负责北京内城的九座城门,分别是正阳门、崇文门、宣武门、安定门、德胜门、东直门、西直门、朝阳门以及阜成门的内外的守卫以及门禁, 除此之外还负责巡夜、救火、编查保甲、禁令、缉捕以及断狱等工作,其实际就为清朝皇室的统领,品秩初为正二品,后于年间升为从一品。

所以,与其说是看门的,不如说是镇守去身边的最后一扇门的。

这个步军统领衙门除衙门本部外,还下设八旗步军营、巡捕五营以及内外城十六门管理机构和白塔山信炮管理部门。

充当警察 到了清末,步军统领衙门甚至还负责来京外国人的查验及其管理工作。

总而言之,步军统领衙门虽称为“军队”,但在京城的职责和任务,却更像是“警察”。

并且,其所从事的警察业务可以说是基本涵盖了现代警务内容。

当然,它所从事的警察业务也是比较简单,比较原始,更缺少法规的规范。

但是却是中国近代第一个类似警察的机关,特别是京城地区的警察与警察机关,步军统领衙门为其滥觞。

位高权重 位高,指的是其地位显耀。

九门提督最初的级别为正二品,也就是与各省总督持平。

而到了1799年,又升为从一品,这与尚书以及协办持平,俨然就是朝廷重臣。

而权重,指的是其权力很大。

九门提督并不仅仅管理九座城门那么简单,其所统率的部队还要负责除了皇城之外的整个京师的卫戍、警备以及治安保卫等事务。

所以,才说其既有军队的属性,又有警察的属性。

地位重要 重要的是,九门提督所统率的部队装备精良,且训练有素,并且长期保持在3万人左右,是拱卫皇城安全的最后屏障,可以说,若是九门提督所带领的军队也落败了的话,那么也就意味着皇帝危在旦夕了。

当年,与之所以敢于发起“”,向发难,在很大程度上,是因为当时的九门提督瑞常就是他们的自己人,有了九门提督所统领的军队的相助,在宫廷之中便不用担心兵权上的问题了。

九门提督长期统率着这3万人左右的精锐部队,而这九门提督的得失,就会直接的关系到皇帝的安危。

因此,九门提督在历次宫廷争权斗争中,均是扮演着举足轻重的角色。

而也正是由于九门提督的重要性,因此清朝的历代皇帝都是极为的重视这九门提督的人选。

并且,能够担任九门提督职位的人选,首先的一方面必须是满人,其他的汉人就连候选资格都没有,而另一方面就是,必须是皇帝所信赖的心腹。

非满人、非心腹重臣,不能担任,这样严苛的要求,也是充分的体现出了,这九门提督还真是得到了历代皇帝的绝对重视。

现代官职 那么,当时的九门提督,如果放到现在的官职制度之下,能够算是什么职位呢?九门提督放在现代的话,也就是相当于现在的北京“”。

北京卫戍区主要是负责北京地区的警卫、守备勤务以及维稳任务,其会开展民兵、兵役和动员工作,以维护首都军容风纪,并且会协助地方维护社会治安等。

如今的北京卫戍区的责任十分重大,起着保卫首都的作用,外界也称之为“御林军”,相信大家也都知道首都对于一个国家的重要性,因此作为守卫首都的军队必然都是千挑万选出来的,质量必然高。

可以看出这两个职位的权力和作用都非常相似,主要职责都是为了保卫首都的任务。

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