|
在开始阅读本短文并了解广义相对论的关键特点之前，我们必须假定一件事
情：狭义相对论是正确的。这也就是说，广义相对论是基于狭义相对论的。如果 后者被证明是错误的，整个理论的大厦都将垮塌。 为了理解广义相对论，我们必须明确质量在经典力学中是如何定义的。 质量的两种不同表述： 首先，让我们思考一下质量在日常生活中代表什么。“它是重量”？事实上， 我们认为质量是某种可称量的东西，正如我们是这样度量它的：我们把需要测出 其质量的物体放在一架天平上。我们这样做是利用了质量的什么性质呢？是地球 和被测物体相互吸引的事实。这种质量被称作“引力质量”。我们称它为“引力 的”是因为它决定了宇宙中所有星星和恒星的运行：地球和太阳间的引力质量驱 使地球围绕后者作近乎圆形的环绕运动。 现在，试着在一个平面上推你的汽车。你不能否认你的汽车强烈地反抗着你 要给它的加速度。这是因为你的汽车有一个非常大的质量。移动轻的物体要比移 动重的物体轻松。质量也可以用另一种方式定义：“它反抗加速度”。这种质量 被称作“惯性质量”。 因此我们得出这个结论：我们可以用两种方法度量质量。要么我们称它的重 量（非常简单），要么我们测量它对加速度的抵抗（使用牛顿定律）。 人们做了许多实验以测量同一物体的惯性质量和引力质量。所有的实验结果 都得出同一结论：惯性质量等于引力质量。 牛顿自己意识到这种质量的等同性是由某种他的理论不能够解释的原因引起 的。但他认为这一结果是一种简单的巧合。与此相反，爱因斯坦发现这种等同性 中存在着一条取代牛顿理论的通道。 日常经验验证了这一等同性：两个物体（一轻一重）会以相同的速度“下落”。 然而重的物体受到的地球引力比轻的大。那么为什么它不会“落”得更快呢？ 因为它对加速度的抵抗更强。结论是，引力场中物体的加速度与其质量无关。 伽利略是第一个注意到此现象的人。重要的是你应该明白，引力场中所有的 物体“以同一速度下落”是（经典力学中）惯性质量和引力质量等同的结果。 现在我们关注一下“下落”这个表述。物体“下落”是由于地球的引力质量 产生了地球的引力场。两个物体在所有相同的引力场中的速度相同。不论是月亮 的还是太阳的，它们以相同的比率被加速。这就是说它们的速度在每秒钟内的增 量相同。（加速度是速度每秒的增加值） |