什么是广义相对论？它如何描述时空的曲率和引力的本质？

Question

什么是广义相对论？它如何描述时空的曲率和引力的本质？

Answer 1

广义相对论是阐述引力和时空结构的现代物理学理论。它是由阿尔伯特·爱因斯坦在1915年提出的。广义相对论认为物体的运动和引力是由时空的弯曲造成的。

在广义相对论中，物体运动的曲线不是由一个预先设定的坐标系来决定的，而是由该坐标系中的原点和参考系的运动状态来决定的。特别的，广义相对论认为，人造坐标系可能产生的效应本质上可视作若干种基本情形中最基本的一种。

广义相对论还解释了引力是由物体的质量和能量引起的，这与牛顿力学的引力只与物体的质量有关的观点不同。广义相对论认为，质量和能量会弯曲周围的时空结构，产生引力场，进而影响物体的运动。

从科学的角度描述，广义相对论提出了关于时空的新概念：时空是一个四维的连续的、可弯曲的空间，我们所处的三维空间和时间是其中的一部分。任何物质体都会弯曲曲率，通过将质量引入时空的概念，我们可以通过曲率描述引力。而这一理论的的正确性已经被广泛验证，例如黯示弯曲时空的引力透镜效应、引力波等现象的观测，都实证了广义相对论。