爱因斯坦广义相对论有哪些预言?爱因斯坦五个预言是什么?

爱因斯坦的广义相对论预言有哪些 爱因斯坦的五个预言分别是什么

本文目录:

爱因斯坦的相对论的预言,主要是让时间来证明了证实的道理。下面是我分享的爱因斯坦的广义相对论的七大预言,一起来看看吧。

爱因斯坦的广义相对论的七大预言

1905年,爱因斯坦横空出世!还是瑞士伯尔尼专利局小职员的他在这一年里连续发表了六篇论文,开启了现代物理学的新篇章,创造了神乎其神的“奇迹年”。然而这只是个开头。

爱因斯坦并不满足于解决了惯性系的问题,他志存高远,要把相对性原理拓展到更普适的非惯性系中,彻底颠覆人们的“宇宙观”。1907年,爱因斯坦的长篇文章《关于相对性原理和由此得出的结论》,第一次抛出了“等效原理”,广义相对论的画卷徐徐展开。然而,这项工作十分艰巨,直到1915年11月。爱因斯坦先后向普鲁士科学院提交了四篇论文,提出了天书一般的引力场方程,至此,困扰多年的问题基本都解决了,广义相对论诞生了。1916年,爱因斯坦完成了长篇论文《广义相对论的基础》,文中,爱因斯坦正式将此前适用于惯性系的相对论称为狭义相对论,将“在一切惯性系中(静止状态和匀速直线运动状态)物理规律同样成立”的原理称为狭义相对性原理,继而阐述了“通吃”的广义相对性原理:物理规律在无论哪种运动方式的参照系都成立(包括静止、匀速直线运动、加速运动、圆周运动等惯性系和非惯性系)。

爱因斯坦的广义相对论认为,只要有非零质量的物质存在,空间和时间就会发生弯曲,形成一个向外无限延伸的“场”,物体包括光就在这弯曲的时空中沿短程线运动,其效果表现为引力。所以人们把相对论描述的弯曲的时空称为引力场,其实在广义相对论看来,“引力”这个东西是不存在的,它只是一种效果力,与所谓离心力类似。如果说狭义相对论颠覆了牛顿的绝对时空观,那么广义相对论几乎把万有引力给一脚踹下去了。倒不是说爱因斯坦否定了牛顿,而是完成了经典物理的一次华丽丽的升级,只是如此彻底以至于经典物理变得面目全非了。

广义相对论提出后毫无悬念地遇到了推广的困难,因为对于我们这种生活在低速运动和弱引力场的地球人来说,它太难懂了,太离奇了。但是逐渐地,人们在宇宙这个广袤的实验室中寻找到了答案,发现了相对论实在是太神奇、太精彩、太伟大了。

爱因斯坦广义相对论的预言

1、质能公式E=mc2:预言依据:F=ma两边同乘 距离S得E=FS=maS=mv2。在相对论中单独一个物体的质量却没有速度的概念,因为速度是距离变化率,一个物体没有距离的问题,不存在距离变化。那么这里的v是什么呢?显然是质量转换成能量的一个系数,而且必须是相对任何物体都不变的数值,并且单位是米/秒。那只有光速是不变的恒定值。所以预言:E=mc2.

2、加速度与引力场等价:预言依据:F=ma变换一下得到 a=F/m右边可以看作引力场强度。即单位质量所受的引力。事实上在经典物理学中的重力加速度是9.8,单位可以是 米/秒2,也可以是牛顿/千克,已经预示了这一等价关系。比如:2千克=2千克×9.8牛顿/千克=19.6牛顿。

3、强引力场或加速度使时间变慢预言依据:a=F/m;dv/dt=a=F/m,两边对v积分,得 v/t=F/m,解得t=v/a,和前面两个预言一样,这里的v就是c,即 t=c/a。而a即可以是加速度,也可以是引力场强度。比如发射飞船时的强大加速度使飞船上的宇航员手表比地面时间慢了。

4、宇宙中可能存在虫洞(引力场强度是0的地方):预言依据:t=c/a ,当引力场强度无限接近0时,时间变得无穷快。

5、宇宙中可能存在奇点(引力场无限大的地方):预言依据:t=c/a ,当引力场强度无限大时,时间变得无限接近静止。

6、红移(光的波长变长):预言依据:t=c/a,电子跃迁时发出的光谱频率是固定的,周期不变慢。由强引力场射入弱引力场时,因为距离变长。由于周期取决于原发光点的引力场,所以波长就会变长。比如我们看到遥远的星系射来的光波长会变长(红移)。因为那里的引力场比我们所在的地球强。越远就越红移得厉害,因为我们看到越远的天体质量越大,小的天体都看不到了。

7、空间弯曲:光在场引力场中的路径会弯曲,而光在宇宙中的传播始终走的是最近距离。光线弯曲说明空间发生了变形。看上去弯曲的路径才是最短的距离。

爱因斯坦预言的引力波为什么还没发现

据国外媒体报道,科学家认为引力波是大质量天体事件中形成的时空涟漪,其来自爱因斯坦的广义相对论预言。在1916年,爱因斯坦就提出了广义相对论,引力波理论也由此开始。科学家近年来也一直在寻找引力波信号,11年的努力几乎没有实质性的进展,天文学家对脉冲星等天体进行观测,它们就像是宇宙的时钟,可以很精确产生脉冲信号。如果引力波的存在能够延迟这些信号的传播,我们就有望发现引力波。但是理论提出了,结果却没有通过观测证实。

在过去的11年内,科学家试图在寻找引力波的证据,毕竟时空涟漪即便非常微弱,我们也有可能探测到,因为我们有了更加高精度的探测装置。但我们却什么也没有听见,引力波似乎并不存在,这是引力波理论出现了问题,还是我们的技术仍然十分弱后?根据爱因斯坦的相对论,宇宙就如同一块时空布,一旦大质量天体在时空布上移动,就会产生巨大的引力涟漪,我们称之为引力波。在大质量黑洞合并、星系合并、中子星等事件中可以产生引力波信号。

爱因斯坦的广义相对论已经在许多地方被证明是正确的,但引力波仍然是个空白。对科学家而言,引力波是非常重要的宇宙问题,因为它可携带宇宙中的早期信息,比如宇宙开端时产生引力波也可以被我们探测到。大爆炸被认为是引力波的来源之一,尽管有间接的证据显示引力波的存在,但是我们仍然没有直接探测到它们。在11年间,科学家开发出一种探测引力波的方法,即利用毫秒级脉冲星信号与引力波之间的干扰,从而发现引力波。

爱因斯坦的五个预言分别是什么

一、2060年地球将会毁灭
爱因斯坦死前的一份神秘手记被发现,他在手记中竟预言2060年世界将会毁灭。
二、蜜蜂消失人类也将消失
“如果蜜蜂从世界上消失了,人类也将仅仅剩下4年的光阴”因为在人类所利用的1330种作物中,有1000多种需要蜜蜂授粉。
三、时空扭曲理论
由于重力的作用,(例如)地球这样大质量的物体在时空构成的框架结构中的存在本身,就会使时空框架发生扭曲。通俗地说,时空框架就像一个床垫,而地球就像放在床垫上的一个小钢球,钢球使床垫凹陷成一个“小酒窝”样子的坑。据美国宇航局网站报道,爱因斯坦的预言再一次得到了证实!科学家们经过仔细的检测,发现地球周围确实存在时空漩涡,并且其各项参数和爱因斯坦广义相对论预言的完全符合。
四、神奇预言
地球这样的大质量物体在时空结构中的转动,会使时空结构与它一起运动。就像一个落入篮筐的篮球,在筐中转动时也带动篮筐一起运动,这两个预言构成了广义相对论的基础。
五、玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)
玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)是爱因斯坦在1924-1925年之间预言,70年后的1995年,终于在实验上获得直接证据,分别由科罗拉多大学的EricCornell和Carl Wieman,以及MIT的Wolfgang Ketterle独立完成。
六、宇宙学常数
同样是广义相对论领域,爱因斯坦最先在1917年预言的宇宙学常数――虽然被他自己后来否定了。但是1998年宇宙加速膨胀的发现,很有可能是这个宇宙学常数不为零的证据。发现宇宙加速膨胀的科学家同样在2011年获得诺贝尔物理学奖。
七、微引力透镜
1936年爱因斯坦还极富预见的提出了一个非常微弱的光线弯曲效应: 微引力透镜。 说的是, (银河系里其他)恒星与背景光源以及地球成一条直线时,背景光源被显著放大的效应。 由于三点一线的概率极其微小, 因此爱因斯坦当时认为这种效应不可能被观测到的。

爱因斯坦7个预言是什么

1、光线偏折

光只不过是沿着时空传播,然而只要有质量,就会有时空弯曲,光线就不是直的而是弯的。质量越大,弯曲越大,光线的偏转角度越大。

2、水星近日点进动

一直以来,人们观察到水星的轨道总是在发生漂移,其近日点在沿着轨道发生5600.73″/百年是“进动”现象。而根据牛顿万有引力计算,这个值为5557.62″/百年,相差43.11″/百年。

1916年,爱因斯坦在论文中宣称用广义相对论计算得到这个偏差为42.98″/百年,几乎完美地解释了水星近日点进动现象。

3、引力钟慢

广义相对论中具有基石意义的等效原理认为:无限小的体积中均匀的引力场等同于加速运动的参照系。而在引力场中引力势较低的位置,也就是过去我们所学的离天体中心越近,引力越大,那么时间进程越慢,物体的尺度也越小。

4、引力红移

从大质量天体发出的光(电磁辐射),由于处于强引力场中,其光振动周期要比同一种元素在地球上发出光的振动周期长,由此引起光谱线向红光波段偏移的现象。只有在引力场特别强的情况下,引力造成的红移量才能被检测出来。

5、黑洞

1916年,德国天文学家卡尔・史瓦西计算得到爱因斯坦引力场方程的一个真空解,这个解表明,质量大到一定程度,引力将把大量物质集中于空间一点,并产生奇异的现象。这种天体被美国物理学家约翰・阿奇巴德・惠勒命名为“黑洞”。

6、引力拖曳效应

一个旋转的物体特别是大质量物体还会使空间产生另外的拖曳扭曲,就好像在水里转动一个球,顺着球旋转的方向会形成小小的波纹和漩涡。

7、引力波

爱因斯坦在发表了广义相对论后,又进一步阐述引力场的概念。

牛顿的万有引力定律显示出引力是“超距”的,比如太阳如果突然消失,那么地球就会瞬间脱离自己的轨道,这似乎是正确的。但爱因斯坦提出“引力”需要在时空中传递,需要时间,质量的变化引起引力场变化,引力会以光速向外传递,就像水波一样,这就是“引力波”的由来。

扩展资料:

2020年诺贝尔物理学奖颁发给了三位获奖者,因为“他们发现了宇宙中最奇异的现象之一――黑洞”。

英国物理学家罗杰・彭罗斯证明黑洞是广义相对论的直接产物。德国科学家赖因哈德・根策尔和美国科学家安德烈娅・盖兹则发现,在我们银河系的中心,有一个看不见的、质量极大的天体控制着周边恒星的轨道,目前对这个天体的唯一解释就是一个超大质量黑洞。

爱因斯坦提出的广义相对论颠覆了传统的空间和时间概念。他的方程式预言了黑洞的存在:大质量的天体会使空间弯曲、时间减慢,一个超大质量的天体甚至能吞噬光线,从而形成一片“绝对黑暗”的空间,这就是黑洞。值得一提的是,爱因斯坦本人并不相信黑洞真的可以存在。

参考资料:中新网-科普:他们“看到”了黑洞――解读2020年诺贝尔物理学奖成果

爱因斯坦提的科学预言有哪些?

爱因斯坦根据严谨的科学理论,提出的科学预言很多;至于流传的四大预言,什么蜜蜂消失理论等等,要么是一句讽刺话,要么爱因斯坦根本就没说过。

爱因斯坦的主要预言有:黑洞、爱因斯坦-罗森桥(虫洞)、引力波、引力透镜、引力红移、玻色-爱因斯坦凝聚态、激光、宇宙学常数、时空弯曲、钟慢效应等等。

其中,已经有部分预言被证实,也有部分预言还未被证实,比如:

一、黑洞

爱因斯坦在1915年提出广义相对论引力场方程后,次年德国科学家史瓦西,得到了方程的第一个限制性解――史瓦西解,该解描述的正是黑洞,黑洞引力大到连光都无法逃离。

直到1970年,科学家才在距离地球6070光年的天鹅座X-1,首次发现黑洞的存在,目前黑洞已成为现代天文学中的常识天体。

二、引力波

同样是爱因斯坦广义相对论的预言,引力波就好比是空间的涟漪,爱因斯坦预言引力波的传播速度等于光速,直到100年后的2016年,科学家才以高置信度的数据,证实了引力波的存在。

三、爱因斯坦-罗森桥

也称虫洞,这是爱因斯坦还未被证实的预言;在广义相对论中,时空是可以弯曲的,那么就存在一种极端可能,因为时空弯曲形成了连接遥远两处的狭窄隧道。

穿过虫洞的物体,可以在更短的时间内实现空间上转移,既时空旅行。

四、宇宙学常数

爱因斯坦在最初的引力场方程中,加入了一个宇宙学常数项,使得宇宙能处于定态,不过这个状态非常不稳定;后来天文学家哈勃发现了宇宙膨胀效应,爱因斯坦也把宇宙学常数从引力场方程中剔除。

可是现代天文学家又发现,我们宇宙正处于加速膨胀,很可能就是宇宙学常数在捣鬼,目前科学界的主流解释为暗能量假说,或许会让宇宙学常数重获新生。

五、其他预言

爱因斯坦的其他预言,比如引力透镜、激光、玻色-爱因斯坦凝聚态、钟慢效应、时空弯曲等等,都已经被实验所证实。

而爱因斯坦的两大成就――狭义相对论和广义相对论,已经成为现代科学的基础理论,在实际应用和天文学中,有着极其重要的意义。

大家都在看
本文经用户投稿或网站收集转载,如有侵权请联系本站。