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等效原理

等效原理是广义相对论的第一个基本原理,也是整个广义相对论的核心,其基本含义是指重力场与以适当加速度运动的参考系是等价的。

等效原理的规范表述:

设K是一个伽利略参照系,它是这样的一种参照系,相对于它,有一个同别的物体离得足够远的物体在作匀速直线运动。设K’是第二个坐标系,它相对于K作均匀加速的平移运动。因此,一个离开别的物体足够远的物体,相对于K’该有一加速运动,而其加速度及其加速度的方向都同这一物体的物质组成和物理状态无关。

一位对K’相对静止的观察者能否由此得出结论,说他是在一个“真正的”加速参照系之中呢?回答是否定的;因为相对于K’自由运动的物体的上述性状可以用下面的方式作同样恰当的解释。参照系K’不是加速的;可是在所讨论的时间-空间领域里有一个引力场在支配着,它使物体得到了相对于K’的加速运动。

这种观点之所以成为可能,是因为经验告诉我们,存在一种力场(即引力场),它具有给一切物体以同样的加速度那样一种值得注意的性质。物体相对于K’的力学性状,同在那些被我们习惯上当作“静止的”或者当作“特许的”参照系中所经验到的物体的力学性状,都是一样的;因此,从物理学的立场看来,就很容易承认,K和K’这两参照系都有同样的权利可被看作是“静止的”,也就是说,作为对现象的物理描述的参照系,它们有同等的权利。



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