廣義相對(duì)論（General Relativity） 描寫物質(zhì)間 引力相互作用的理論。其基礎(chǔ)有A. 愛因斯坦于1915年完成，1916年正式發(fā)表。這一理論首次把引力場(chǎng) 解釋成時(shí)空的 彎曲。下面是小編為你帶來的廣義相對(duì)論課件 ，歡迎閱讀。

概念介紹

　　黑洞

　　愛因斯坦的廣義相對(duì)論理論在 天體物理學(xué)中有著非常重要的應(yīng)用：它直接推導(dǎo)出某些大質(zhì)量恒星會(huì)終結(jié)為一個(gè) 黑洞——時(shí)空中的某些區(qū)域發(fā)生極度的扭曲以至于連光都無法逸出；而多大質(zhì)量的恒星會(huì)塌陷為黑洞則是印裔物理學(xué)家 錢德拉塞卡的功勞—— 錢德拉塞卡極限（ 白矮星的質(zhì)量上限）。

　　引力透像

　　有證據(jù)表明 恒星質(zhì)量黑洞以及 超大質(zhì)量黑洞是某些天體例如 活動(dòng)星系核和 微類星體發(fā)射高強(qiáng)度輻射的直接成因。光線在引力場(chǎng)中的偏折會(huì)形成 引力透鏡現(xiàn)象，這使得人們能夠觀察到處于遙遠(yuǎn)位置的同一個(gè)天體的多個(gè)成像。

　　引力波

　　廣義相對(duì)論還預(yù)言了 引力波的存在（愛因斯坦于1918年寫的論文《論引力波》），現(xiàn)已被直接觀測(cè)所 證實(shí)。此外,廣義相對(duì)論還是現(xiàn)代 宇宙學(xué)的 膨脹宇宙模型的理論基礎(chǔ)。 [2]

　　時(shí)空關(guān)系

　　19世紀(jì)末由于牛頓力學(xué)和（蘇格蘭數(shù)學(xué)家） 麥克斯韋（1831~1879年） 電磁理論趨于完善，一些物理學(xué)家認(rèn)為“物理學(xué)的發(fā)展實(shí)際上已經(jīng)結(jié)束”，但當(dāng)人們運(yùn)用 伽利略變換解釋光的傳播等問題時(shí)，發(fā)現(xiàn)一系列尖銳矛盾，對(duì)經(jīng)典時(shí)空觀產(chǎn)生疑問。愛因斯坦對(duì)這些問題，提出物理學(xué)中新的 時(shí)空觀，建立了可與光速相比擬的高速運(yùn)動(dòng)物體的規(guī)律，創(chuàng)立相對(duì)論。 狹義相對(duì)論提出兩條基本原理。（1） 光速不變?cè)恚杭丛谌魏?慣性系中， 真空中 光速c都相同，為299,792,458m/s，與光源及觀察者的運(yùn)動(dòng)狀況無關(guān)。（2） 狹義相對(duì)性原理：是指物理學(xué)的基本定律乃至自然規(guī)律，對(duì)所有慣性參考系來說都相同。

　　愛因斯坦的第二種相對(duì)性理論（1916年）。該理論認(rèn)為引力是由空間——時(shí)間彎曲的幾何效應(yīng)（也就是，不僅考慮空間中的點(diǎn)之間，而是考慮在空間和時(shí)間中的點(diǎn)之間距離的幾何）的畸變引起的，因而引力場(chǎng)影響時(shí)間和距離的測(cè)量。 [3]

　　萬有引力

　　廣義相對(duì)論：是一種關(guān)于萬有引力本質(zhì)的理論。愛因斯坦曾經(jīng)一度試圖把萬有引力定律納入相對(duì)論的框架，幾經(jīng)失敗后，他終于認(rèn)識(shí)到，狹義相對(duì)論容納不了萬有引力定律。于是，他將狹義相對(duì)性原理推廣到廣義相對(duì)性，又利用在局部 慣性系中萬有引力與 慣性力等效的原理，建立了用彎曲時(shí)空的 黎曼幾何描述引力的廣義相對(duì)論理論。

　　狹義相對(duì)論

　　狹義相對(duì)論與廣義相對(duì)論：狹義相對(duì)論只適用于慣性系，它的時(shí)空背景是平直的四維時(shí)空，而廣義相對(duì)論則適用于包括非慣性系在內(nèi)的一切參考系，它的時(shí)空背景是彎曲的黎曼時(shí)空。

物理應(yīng)用

　　引力透鏡

　　愛因斯坦十字：同一個(gè)天體在引力透鏡效應(yīng)下的四個(gè)成像

　　引力場(chǎng)中光線的偏折效應(yīng)是一類新的天文現(xiàn)象的原因。當(dāng)觀測(cè)者與遙遠(yuǎn)的觀測(cè)天體之間

　　還存在有一個(gè)大質(zhì)量天體，當(dāng)觀測(cè)天體的質(zhì)量和相對(duì)距離合適時(shí)觀測(cè)者會(huì)看到多個(gè)扭曲的天體成像，這種效應(yīng)被稱作引力透鏡。受系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、尺寸和質(zhì)量分布的影響，成像可以是多個(gè)，甚至可以形成被稱作*因斯坦環(huán)的圓環(huán)，或者圓環(huán)的一部分弧。最早的引力透鏡效應(yīng)是在1979年發(fā)現(xiàn)的，至今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過一百個(gè)引力透鏡。即使這些成像彼此非常接近以至于無法分辨——這種情形被稱作微引力透鏡——這種效應(yīng)仍然可通過觀測(cè)總光強(qiáng)變化測(cè)量到，很多微引力透鏡也已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)。

　　引力波

　　藝術(shù)家的構(gòu)想圖：激光空間干涉引力波探測(cè)器LISA對(duì)脈沖雙星的觀測(cè)是間接證實(shí)引力波存在的有力證據(jù)（參見上文軌道衰減一節(jié)）。已經(jīng)有相當(dāng)數(shù)量的地面引力波探測(cè)器投入運(yùn)行，最著名的是GEO600、 LIGO（包括三架激光干涉引力波探測(cè)器）、TAMA300和VIRGO；而美國(guó)和歐洲合作的空間激光干涉探測(cè)器LISA正處于開發(fā)階段，其先行測(cè)試計(jì)劃LISA探路者（LISAPathfinder）于2009年底之前正式發(fā)射升空。

　　美國(guó)科研人員2016年2月11日宣布，他們利用激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)于去年9月首次探測(cè)到引力波。 研究人員宣布，當(dāng)兩個(gè)黑洞于約13億年前碰撞，兩個(gè)巨大質(zhì)量結(jié)合所傳送出的擾動(dòng)，于2015年9月14日抵達(dá)地球，被地球上的精密儀器偵測(cè)到。證實(shí)了愛因斯坦100年前所做的預(yù)測(cè)。

　　對(duì)引力波的探測(cè)將在很大程度上擴(kuò)展基于電磁波觀測(cè)的傳統(tǒng)觀測(cè)天文學(xué)的視野，人們能夠通過探測(cè)到的引力波信號(hào)了解到其波源的信息。這些從未被真正了解過的信息可能來自于 黑洞、 中子星或 白矮星等致密星體，可能來自于某些 超新星爆發(fā)，甚至可能來自宇宙誕生極早期的暴漲時(shí)代的'某些烙印，例如假想的 宇宙弦。

　　黑洞和其它

　　基于廣義相對(duì)論理論的計(jì)算機(jī)模擬一顆恒星坍縮為黑洞并釋放出引力波的過程廣義相對(duì)論預(yù)言了黑洞的存在，即當(dāng)一個(gè)星體足夠致密時(shí)，其引力使得時(shí)空中的一塊區(qū)域極端扭曲以至于光都無法逸出。在當(dāng)前被廣為接受的恒星演化模型中，一般認(rèn)為大質(zhì)量恒星演化的最終階段的情形包括1.4倍左右太陽(yáng)質(zhì)量的恒星演化為中子星，而數(shù)倍至幾十倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星演化為恒星質(zhì)量黑洞。具有幾百萬倍至幾十億倍太陽(yáng)質(zhì)量的超大質(zhì)量黑洞被認(rèn)為定律性地存在于每個(gè)星系的中心，一般認(rèn)為它們的存在對(duì)于星系及更大的宇宙尺度結(jié)構(gòu)的形成具有重要作用。

　　在天文學(xué)上 致密星體的最重要屬性之一是它們能夠極有效率地將引力能量轉(zhuǎn)換為電磁輻射。恒星質(zhì)量黑洞或超大質(zhì)量黑洞對(duì) 星際氣體和塵埃的吸積過程被認(rèn)為是某些非常明亮的天體的形成機(jī)制，著名且多樣的例子包括星系尺度的 活動(dòng)星系核以及恒星尺度的 微類星體。在某些特定場(chǎng)合下吸積過程會(huì)在這些天體中激發(fā)強(qiáng)度極強(qiáng)的相對(duì)論性 噴流，這是一種噴射速度可接近光速的且方向性極強(qiáng)的高能等離子束。在對(duì)這些現(xiàn)象進(jìn)行建立模型的過程中廣義相對(duì)論都起到了關(guān)鍵作用，而實(shí)驗(yàn)觀測(cè)也為支持黑洞的存在以及廣義相對(duì)論做出的種種預(yù)言提供了有力證據(jù)。