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哪位大侠给我把广义相对论的所以理论给总结一下?

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:综合作业 时间:2024/05/01 02:42:58
哪位大侠给我把广义相对论的所以理论给总结一下?
尔等若是从百度 Soso 等资料复制 那就别回答了 我知道手打不容易.
呃,既然还没有结束问题,那我总结下我学的广义相对论的主要理论和基础.
广义相对论的理论原理有两个:1、等效原理,不过这个等效原理分了两个,一个是弱等效原理(应该是爱因斯坦一开始提出的那个),即惯性质量和引力质量相等;还有个是强等效原理,是说受到相同大小的引力或者惯性力,观察到的物理现象都是一样的.2、广义相对论原理,即在任何参考系中,物理定律的形式都一样.
根本就是这两个理论,但是我学习广义相对论(GR,General Relativity)的过程却不是这样的.我说下我学习的过程:
第一部分是学习狭义相对论空间(SR,Special Relativity,Minkowski空间)的理论,学会度规(-1,1,1,1)、洛伦兹变换,然后再深入了解世界线(Worldline)、光锥(light cone)、类时间隔(time-like separated)、类空间隔(space-like separated)、类光间隔(null-like separated)这些概念的数学表述和它具体的物理意义,建立起时空是紧密联系的概念,这个其实以前学SR的时候学过,但是概念的建立没那么深刻,没有引入度规.再开始学基础的矢量、张量概念,坐标变换等等.不过这里提一点,这个矢量不是我们以前学习矢量的简单的概念,它从空间的切线(tangent vector) 开始讲,然后由全部的切矢量构成了切矢量空间,这个才是矢量场,然后再张量什么的.
第二部分学习黎曼几何的一些基础,准确的说是流形(Manifold),学习矢量(Vector)、赝矢量(或者对偶矢量,dual Vector),张量(Tensor),度规,以及一些张量矢量的性质计算神马的,还有本地惯性坐标系的存在(Local initial coordinate),进而引入测地线(Geodesic)及其计算和意义.这章比较烦,流形要从集合开始讲,神马开闭集的,在引入到连续的局域平坦的流形;最讨厌的是还是矢量这东西的概念,前面在SR里就够不爽了,在流形(不平坦的空间)就更烦了,而它还是所有东西的基础,诶诶.另外,那个测地线超级重要,就像我们平坦的空间里的直线一样,后面各种算都需要它,当然它的严格定义又要和切矢量的平行变换联系起来,不讲了.
第三部分开始学习曲面,就是利用第二部分建立的那些流形概念,引入Christoffel symbols,再引入黎曼张量(Riemann curvature),这个关键是曲面空间里的求导要变成协变微分,就出来了Christoffel symbols,然后由于协变微分的不対易性(就是交换微分顺序,结果就变了),得到了黎曼张量.然后就是一些学习怎么去计算推导公式,学会用测地线方程算Christoffel symbols神马的,各种计算烦从这里开始!比如算4维球面的黎曼张量,我靠,不考虑对称性有4*4*4*4个分量啊(考虑了还有20个),算死你不偿命!然后再由黎曼张量得到里奇张量(Ricci tensor,是黎曼张量的缩并),再得到里奇标量(Ricci Scaler),终于出来个人样了,这东东是0表示时空是平的.最后在引入了由对称性的得到的矢量:Killing Vector,呃,比如平的空间的X轴、Y轴、Z轴单位矢量这种,平移不变嘛,还有球的三根轴心,有旋转不变,这些都是Killing Vector,反正说明对称性的.
第四部分:嗷,到这里准备才算做完,开始讲广义相对论了,通过弱引力场的近似(就是牛顿的那个万有引力场)和在低速下的广相要统一,然后计算出了那个超有名的爱因斯坦方程,里面包括了里奇张量、里奇标量、度规和万有引力常数、能量张量的关系.呃,打不出来,你搜下吧,到处有的.里奇的用R表示,能量张量是T.其实这个东东基本是不能算的,太麻烦了,就是好看而已.然后简单的说明一下重要的定理,比如真空(Vocuum)要膨胀啊什么的.对了,里面的流体概念很重要,它要建立能量张量的,比如现在说的一些什么暗能量暗物质,都是某一种假想的能量张量.里面还有各种限定下的原理,比如Dominant energy condition (DEC),Null energy condition (NEC),WEC(week energy condition),SEC(strong energy condition)、NDEC什么的,看意思大概也能明白要说什么,就是不容易想清楚.
第五部分开始讲史瓦兹旭尔度规(Schwarzschild metric),那个静止球对称引力场下的度规,进而进行一些计算(都是第三部分的知识啦),利用测地线方程,比如计算下水星进动(这个应该听过吧),还有黑洞旁边的一些情况,比如那个什么视界半径,靠近黑洞的性质什么的,还挺有意思的,终于开始有点应用了.其实我到现在做加速的问题,都是去假想一个引力场,然后去算的,这个是等效原理,不过这个好像上课也没怎么讲.
第六部分是宇宙学,利用时空的观念考虑宇宙的演化,比如说的宇宙学红移(这个就是宇宙在膨胀,光传播的时候产生了红移,和多普勒红移的本质是不一样的),比如计算一个物质为主的宇宙或者辐射为主的宇宙会怎么演化,会不会最后膨胀了又塌缩回去啊,也还不算无聊吧.
我学的就这么多,一学期的课而已,很多也一知半解的 T T
第一次打这么多字,累崩了.有问题就追问吧,说实在的我不是非常清楚你想问的关键是什么,如果单是原理的话就只有最开头的两个,就吐槽一样的说了下自己的学习过程.喜欢的话给个采纳,Thanks~
最后感谢偶的老外老师,虽然讲的不清不楚的,我整理了下好像还是学到了不少东西.
再问: 谢谢啊!