广义相对论：科学定律对所有的观察者不管如何运动都必须是相同的.它将引力解释成四维时空的曲率.对于广义相对论的定义以及四维时空曲率,本人无法理解.或许我智商不够,但是请哪一位

广义相对论：科学定律对所有的观察者不管如何运动都必须是相同的.它将引力解释成四维时空的曲率.对于广义相对论的定义以及四维时空曲率,本人无法理解.或许我智商不够,但是请哪一位
广义相对论：科学定律对所有的观察者不管如何运动都必须是相同的.它将引力解释成四维时空的曲率.
对于广义相对论的定义以及四维时空曲率,本人无法理解.或许我智商不够,但是请哪一位大神让我明白这到底是什么,如何让我有效的理解,在下感激不尽.
首先什么是四维时空?什么是四维时空的曲率?它是如何将引力和四维时空的曲率联系起来的?
大神们请不要抄书,希望能尽可能用我能听懂的话来解释,感激不尽.

广义相对论：科学定律对所有的观察者不管如何运动都必须是相同的.它将引力解释成四维时空的曲率.对于广义相对论的定义以及四维时空曲率,本人无法理解.或许我智商不够,但是请哪一位

相对论的主要观念就是相对性.很多人不理解的原因在于没有摆脱绝对性的观念.

要想深入的理解相对论,必须建立牢固的相对性观念.

比如下面的话错在什么地方呢?

A、B两惯性系分别以速度V1、V2相向运动.

首先速度不可能离开参照物单独存在.速度V1和V2是怎么来的?相向运动是怎么来的?不会是同方向运动吗?一快一慢的同向运动也有相同的效果啊?

稍注意一下就会发现很多时候我们都用了绝对的概念去描述相对论问题.这就是造成无法理解的重要原因.

设想一下：假如宇宙中只有一个物体（地球）,没有任何其他参照物,我们能测量得出来地球以什么速度在宇宙中运动吗?完全没有可能.

曾经有人想找到宇宙中绝对静止的物质“以太”作为绝对速度的参照系,但是失败了.因为发现光速不能与惯性参照系的“速度”叠加.

这里的速度还是绝对概念的速度,事实上单就一个物体来说,不存在速度.所谓的速度是一个物体与另一个物体的距离改变得快和慢,没有另一个物体哪来的距离?更不存在距离的改变.

好了,理解了这一点,相对论就理解了一半了.

现在再假想一下,一个人在宇宙中唯一的一个物体（星球）上,他不可能知道自己的速度是多少,但是他可以假设有一个物体相对他所在系统高速运动.这个是可以的,因为他以自己的星球作参照,想像的是另一个假定的物体高速接近或远离.只要有了另一个物体,就有了“有意义的速度”.可是相对的说,那个物体上以自己为参照系的时候看,地球是在高速运动.因此,地球人也可以站在那个物体的角度,把那个物体当参照系,认为自己的星球在高速运动,这样想也是没什么错误的.

问题就在这里了,实际上地球的速度是多少依然没人知道,只是任意选择一个参照物来随意设定的一个值.也就是说,地球的速度可以是任意人为想说是多少就是多少的一个数.

举一反三,宇宙中的任何物体天体星球都是一样的,任何物体的速度都是一个想说是多少就是多少的数.

只的在两个确定了两个物体相比较的时候,速度才能被确定下来,但这只是两个物体间的相对速度.因此宇宙中不存在绝对速度,只有相对速度.

为什么光速不变呢?

光速是一个恒定的值,而任何一个惯性系的所谓“速度”都是人为想说是多少就是多少的值,那让光速怎么变呢?如果光速可以和一个随意说是多少就是多少的数值相加,光速也就变成了可以任意说是多少就是多少的没意义的数值了.

现在相对论的全部内容基本上就全说完了,非常简单.其他的都是基于上面的理解和观念推导出来的结论.

先看一个不是相对论的例子（帮助理解）：

你送一个朋友出行,他越走越远,在你的眼中他的身影越来越小.那是你的感觉,因为远了就看上去小了,非常正常.如果用相机拍照下来用尺子来量他的身影尺寸,当然也是很小的.你想得到真实尺寸应该怎么做呢?一定是在测量（拍照）到的尺寸上乘一个大于1的因子,具体是多大取决于距离的远近和相机的焦距等因素,这些不管,总之那个因子一定是大于1.

能不能说因为在测量到的尺寸上乘了“大于1 的” 因子就说你的朋友离你越远他就越大?

洛伦兹变换：

一个物体速度越快,它的时间就越慢.通常好像都这么说,这么说也无所谓,反正是相对而言的.

t'＝t×√(1－v²/c²)

式中t是我们测量到的时间,t'是运动的物体上的时间,v是相对速度.

显然只要v不是0,√(1－v²/c²)  就一定是“小于1的”因子.

和上面的远处物体的尺寸换算一样,只是乘的因子小于1.我们能因为在测量到的数据上乘一个小于1的因子就说高速运动的时间变慢了吗?

其实高速运动的惯性系上一切都不会发生变化,说时间变慢了只是比你看到的时间慢,实际上是看到（测量到）的时间变快了.

我们的地球在宇宙中,宇宙中有无数的相对地球以高速运动的天体,每个天体都可以凭自己的测量发现地球的时间慢了某个值,比如A系看地球时间慢10%,B系看慢了20%,C系看地球慢了30%……,地球该咋办?地球上会有无数个时间吗?

下面是洛伦兹因子的推导：

以O为参照系,A相对O以V匀速直线运动,B是A系统上的一点.

在A经过O点时,一光子由A射向B.

在A看来,光子的路径是ct'  ,在O看来路径是ct ,并且在t 时间内A移动了vt  的距离.

因为光速不变,所以AO看到的c都是一样的.

三个距离的关系为：(vt)²＋(ct')²＝(ct)²

把t'解出来就得到：t'＝t×√(1－v²/c²)

从上面的图可以看出来,无论相对速度V是多少,ct'是不变的,v影响的只是O点的测量值ct,并不影响ct' .

现在就明白了,所谓的速度越快时间越慢,是指比测量到的时间慢,运动系上的时间根本不会变.

时间变慢与广义相对论：

但是有人会说,宇宙飞船上的时钟确实变慢了,宇航员返回地面时,手表的时间确实比地面时间慢了一点.这是什么原因呢?

广义相对论解释了这个原因.

F＝ma,这是一个学过物理的人都能倒背如流的公式.

但是在广义相对论中,它的意义不同了.

将公式变换一下可以看出来：a＝F/m,左边是加速度,右边是“引力场强度”就是单位质量所受的引力.这个公式在广义相对论中表示了加速度与引力场的等价关系.

因此,以下再说到“加速度”就等同于在说“引力场强度”,说到“引力场强度”也就等于是说“加速度”.a  即表示加速度也表示引力场强度.因为二者等价,说哪个都一样.就像一个人有大名和小名.

加速度和经典物理学中的概念一样,单位时间速度的增量就是“加速度”.这里再增加一个定义,单位时间速度的增量就是“引力场强度”.显然上面的公式就能变成：F/m＝v/t

解出t来就是：t＝v/a

这个公式表明：时间和引力场强度相关（这里没说成反比,是因为还有其他因素的影响）,引力越强大时间就越慢.

又有了问题：v是什么?

速度必须有参照物,这里和谁参照呢?不可能是一个在走路的人,也不可能是某列火车,也不可能是地球,也不可能是太阳,不可能是可以任意指定的数.这里的速度一定是一个相对任何系统都不变的恒定值.所以应该是c.

现在知道为什么宇航员的表会慢了,飞船在发射时和返回时都要经过强大的加速度,这段过程使他们的时间比地面时间慢了.

质能公式：

F＝ma

功就是能量转换的数量,如果把M转换成能量,等号左边就应该是功.力乘距离是功,所以两边同时乘上距离S.

FS＝mv²  →  E＝mv².

这里的v是什么?和上面一样,不可能是任意指定的速度,一定是对任何物体都是恒定不变的速度,那就是光速.所以质能公式就是：E＝mc².

空间的弯曲：

相对论的中心就是相对性.光线是直线传播的,但是在强引力场内却转向了.光不认为它转了方向,它依然感觉是在直线传播,原因是空间发生了变形.这就像我们在地球表面航海,我们感觉是沿直线前进的,但是由于地球表面是弯曲的,所以我们的路径发生了弯曲.

虫洞：

前面已经得到了一个公式,t＝κ×c/a.

式中多了一个κ,这个因数是所谓的“宇宙常数”之一,产生的原因是我们习惯使用的时间、长度等单位都是人为定义的,我们的质量、引力场强度也是根据我们的地球上的测量值来定义的.因此这些量都应该与宇宙中因有的内在恒量进行一定的换算.就像我们把质量变成重力时要乘g一样（旧的教科书中,质量和力都可以用kg,这时不用换算）.

t＝κ×c/a

这个式子里发现,如果a是0的话会怎么样?

显然,t  会变得无穷大,就是极快.

同时还可以推导出距离也会变得极短,甚至是0.

人们把宇宙中引力场强度是0的地方称作虫洞,虫洞是人们渴望突起时空的希望寄托.设想只要能进入虫洞,就能瞬间到达宇宙中的任何地方,因为在虫洞的地方看距离都是0,其他系统的时间都是静止的.

奇点：

反过来当a无穷大时,t  变成静止.在黑洞中心,由于引力场强度接近无穷大,所以时间静止.人们把这样的点称作宇宙中的奇点.

宇宙常数：

也有人反对上面的一些说法和猜测,原因是,t＝κ×c/a  式中的κ也可能不是一个常数,而是一个会随某些条件变化的因子,（现在明白前面为什么不说时间与加速度成反比了）.也许在a等于0时,κ会变成某个能与a对抗的极限值.这种看法也有道理,比如我们习惯上认为的静止不动的或匀速直线运动的系统,加速度是0,并没有因为加速度是0就有什么异样的变化.

但是,不少科学家致力寻找这个“宇宙常数”的确切值或形式（包括爱因斯坦）,一直没有定论.

宏观的看,宇宙中哪里有绝对静止的或匀速直线运动的系统呢?

说明：上面的公式只是从物理意义上解释的,详细的数学推导和证明牵涉太多高等数学问题,这里不讨论.

不是四维时空而是四维空间。。时空是另一个概念。。
那么四维空间就是我们平常知道的空间再加上一个时间的尺度。。比如说：我和你约在X路Y街的某大厦的3楼在19:00见面，于是我们引用了4个坐标来形容这个事件（X,Y,3，19：00)，这就是一个四维空间的描述方法。
所谓曲率，是一个形象的描述。首先广义相对论已证明在不同运动状态（广义中对于引力，可理解为指相对运动状态并不是匀速的，而是加...

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不是四维时空而是四维空间。。时空是另一个概念。。
那么四维空间就是我们平常知道的空间再加上一个时间的尺度。。比如说：我和你约在X路Y街的某大厦的3楼在19:00见面，于是我们引用了4个坐标来形容这个事件（X,Y,3，19：00)，这就是一个四维空间的描述方法。
所谓曲率，是一个形象的描述。首先广义相对论已证明在不同运动状态（广义中对于引力，可理解为指相对运动状态并不是匀速的，而是加速的，你可以理解为竖直下落啊，圆周运动啊都可以，这些物体的运动状态是不是跟受了引力很像？）的参考系中时间是不同的（这里比如K1和K2吧），那么我们有一种方法可以让我们知道K1的四维坐标的情况下计算K2的四维坐标，这种计算方法叫做洛伦兹变换（详情可百度）。。然后可以简单理解为，K1K2中坐标的差异程度就是所谓的曲率。所以说“引力扭曲了时空”其实是指引力使得其他参考系相对于发出引力的参考系本身做了加速运动，导致时空的差异。
P.S 所谓时空的概念，就是指 时间 和 空间 在本质上是一种东西，就像电和磁能相生说明电磁也是一种东西一样。

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首先不必把维度看得过于神秘。维度就是必须具有才能表明的基本要素，正如事件发生要说明时间和地点。那么四维时空就不难理解了，四维是具明事件的基本，而且难以分割。
曲线是弯曲的，而且弯曲程度也不尽相同，那么描述弯曲程度的量就是曲率。我们看到的物体其实最大就二维的曲面弯曲，连三维弯曲都难以思议。因为弯曲总是在更高维度才能显示，比如二维的曲面，必在三维背景才能显现，那三维弯曲就需要在四维空间看了。人...

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首先不必把维度看得过于神秘。维度就是必须具有才能表明的基本要素，正如事件发生要说明时间和地点。那么四维时空就不难理解了，四维是具明事件的基本，而且难以分割。
曲线是弯曲的，而且弯曲程度也不尽相同，那么描述弯曲程度的量就是曲率。我们看到的物体其实最大就二维的曲面弯曲，连三维弯曲都难以思议。因为弯曲总是在更高维度才能显示，比如二维的曲面，必在三维背景才能显现，那三维弯曲就需要在四维空间看了。人类身为三维物体，如何理解到呢。然而，人从不会被感觉所限制，既然四维必须是事件的基本因素，那么也应该去理解四维时空的弯曲，即使脱离人类想象。
一般来讲，光线是沿直线传播的，那么直线是何物。欧几里德空间是平直空间，他的直线就是我们通常感觉的直线，那么地球是曲面，有直线吗，时空是曲面，有直线吗。所谓直线，只在平直空间空间才是直的，那弯曲空间呢，就得另寻定义。与欧式空间相似，可令最短距离为直线，那么地球面的直线就是经线这种圆心是球心的圆了。四维时空的直线就是最短距离，也就是地球绕太阳的四维路径，在我们三维生命来讲是弯曲的，但在思维时空来讲，却是最短距离，好像在三维显示了引力，其实是地球在沿着最短距离运动。

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