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人们对广义相对论有哪些常见的误解?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-06-05 15:47:34

以下是20种常见的误解。如果遇到有人写了一个误解,请随时参考这个列表。

误解1:广义相对论修改了牛顿的万有引力定律。

广义相对论彻底取代了牛顿的万有引力概念,将对万有引力现象有一个全新的理解,与牛顿的框架完全无关。

这与相对论不受影响的牛顿运动定律相反。

误解2:约翰·米切尔和拉普拉斯首先发展了黑洞的概念。

在牛顿力学中,完全不可能有黑洞。

这个误解的产生是因为你推测一个足够致密的行星有一个等于光速的逃逸速度,这是一个更好的称为黑行星。光速并不是黑洞的逃逸速度。

误解3:时间“流动”

在相对论物理中,时间是一种长度,就像其他长度一样。你可以随意用米或英寸来测量。赋值为“时间”的维数是与度规张量中其他三个维数具有相反代数符号的维数。

误解4:时钟会变慢

所有相同的时钟,在任何地方,在运动的情况下,都以同样的速度滴答前进。

在双悖论或引力时间膨胀的情况下,时钟可能覆盖不同的时空长度,比其他时钟积累更多或更少的固有时。然而,这并不是说时钟跑得快或慢。

误解5:时间会冻结在事件地平线上

这是一个典型的新手错误,他们认为坐标值是真实的,它们不是,坐标是人工标记(“不真实”不应该被认为是“没有用”)。

人们对广义相对论有哪些常见的误解?

通过一个有趣的类比,想象一根杆子笔直地伸出地面,在它后面有一个落日。当太阳落山时,你会看到极点的影子越来越长,直到太阳光线垂直于极点,影子的长度延伸到无穷大。这个故事告诉我们:竿子不是它的影子。

接近黑洞的固有时间间隔向无限远处的观察者延长了更长的坐标时间。坐标量不是真实的,它们是任意的标记。遥远的观察者将看到黑洞旅行者在接近地平线时消失,就像我将看到一个去英国的旅行者从我在纽约的公寓消失在地平线上一样。然而,在我看到的地平线上,旅行者并没有发生什么特别的事情。

误解6:我们无法理解黑洞的内部,但信息无法逃逸。

时空平滑地穿过视界,而同样的物理学给予整个黑洞和外部时空,也完美地描述了黑洞的内部。

误解7:史瓦西半径是一个实际距离

太阳的史瓦西半径大约是3千米。然而,3公里的距离在任何地方都没有意义。从技术上讲,“史瓦西半径”恰当地说是“史瓦西r坐标”。“如果你不介意做一点微积分的话,黑洞r坐标是可以转换成实际距离的。

误解8:史瓦西奇点是一个点

是的,我知道,r=0看起来就像一个点,如果我们的世界是一个平面粉笔板上面画有笛卡尔坐标轴的话。

奇点在彭罗斯-卡特图中是一个类空间超曲面但是这里需要澄清一下。当内部黑洞时空的因果结构被检查时我们发现两个旅行者落入黑洞在渐进接近奇点的过程中失去了联系。如果奇点是一个单点,它们就不可能因果分离。这也是在史瓦西时空的彭罗斯图中所显示的。

误区9和误区10:黑洞的密度无限大,足够大的黑洞可以有水的密度。

密度定义为质量与体积之比(质量密度即为)。不幸的是,黑洞没有一个唯一确定的体积,因此没有办法确定密度。

我已经看到使用史瓦西r坐标计算密度的视界,但没有这样的半径内的黑洞,和r坐标不是物理的无论如何(见误解#7),所以这个计算密度应该是什么,甚至物理上代表?

误解11:落入黑洞的东西被压成零维度点

黑洞不能粉碎任何东西,就像自由引力场不能粉碎任何东西一样——黑洞的空间时间是里奇平坦的。黑洞的时空完全由韦尔曲率控制,这是一种体积保持。

你会被意大利面化,径向拉伸,垂直于径向挤压,直到你到达奇点并消失。

误解12:黑洞的所有质量都集中在中心的一点上。

黑洞空间时间通常是真空空间时间。这意味着应力能量为零,T的挠度cv =0。黑洞的质量被记录为引力自身来源的非线性理论特征。但是你不能在任何地方定位能量密度(尽管存在能量的准局部度量,例如约克-布朗张量)。

误解13:奇点是你除以0的地方,或者,物理定律被打破的地方,或者,(其他一些废话)。

奇点是时空上世界线开始或结束的条件。

让我们假设有一天我们对黑洞内部有一个完整的量子描述(物理定律很好)。让我们进一步假设曲率不变量是有限的(不除以零)。如果世界线仍然在黑洞内结束,我们仍然有一个奇点。

误解14:黑洞是奇点

黑洞从来不是奇点。

黑洞是隐藏在视界后的任何紧凑的时空区域。它更可定义为不包含在因果的过去和将来的零无限之内的时空区域,或B=M−J−(I+)。

这意味着什么呢?这意味着黑洞是整个区域的时空。事实上,奇点甚至不是歧管的一部分,所以它不是黑洞的一部分。

误解15和16:宇宙膨胀得比光还快,物体远离我们的速度比光还快。

扩张不是速度,而是空间尺度因素。

坐标速度不是真实的。此外,在某些几何或坐标中,光的坐标速度是一个整体常数,但在一般的坐标系中通常不是这样。例如,光的坐标速度在闵可夫斯基几何中是一个常数。然而,我们的宇宙不是闵可夫斯基,所以超光速的坐标速度完全符合相对论物理。

所以你能做的就是考虑一组坐标,比如FLRW,计算超光速后退速度。你也可以沿着一些路径平行传输速度看到它们没有以超光速后退。

误解17:宇宙膨胀不适用于束缚系统。

宇宙膨胀不适用于束缚系统,因为膨胀不是任何形式的力。你太相信它了。膨胀只是一张哈勃流的地图。

你可以把一双不活泼的blob, X和Y,隔开一段距离,d,如果他们不动彼此,而不是与哈勃流携入的,然后他们与哈勃流不动,这就是所有。

膨胀中的物体只是自由落体,没有轻微的正曲率的影响。它们确实相互作用,但这并不意味着膨胀本身是任何一种力。

误解18:当你越过黑洞的视界时,你将看到整个宇宙的未来。

不,不可能所有的光都到达你那里,当你在奇点处消失后,会有无数的光落进去。

下面是彭罗斯·卡特的图表说明了这一点:

人们对广义相对论有哪些常见的误解?

我怀疑这个误解来自于这样的想法,在视界上,一秒流逝的固有时间等于无限远的坐标时间。然而,当你认为自己还有一秒钟的时间可以利用时,错误就发生了。

误解19:暴涨膨胀和宇宙膨胀是一回事。

我明白了。在膨胀时期是负压驱使物质分离现在是负压驱使物质分离。它们的行为是相似的。

膨胀加速是由所谓膨胀场的衰减所驱动的。目前的加速度显然是被一个小的正曲率分开的。前者与标准模型粒子偶联,而后者与标准模型粒子偶联。它们不属于同一领域。

误解20:物理学家崇拜爱因斯坦,他说什么就说什么。

我甚至不知道爱因斯坦说了什么。在本科和研究生期间,也没有人谈论过爱因斯坦。没人在乎,除非你是历史学家。

我想这可能就是爱因斯坦情结的来源。人们读了阿尔伯特的话,要么不同意,要么误解。他们创造新词,这使他们有资格成为新的阿尔伯特·爱因斯坦。没人在乎你的新单词。

在物理学中,我们只关心一件事:误差条。

我们喜欢误差条,非常小的。

一个叫阿尔伯特的人提出了一个时空模型的数学基础,这个模型惊人地与我们的误差棒一致。

我们上大学是为了获得专业技能。记住一个多世纪前某位物理学家写的东西,在物理学中是不存在的。这和其他领域没有什么不同。

你能想象,如果你去当地的机械师那里修理你的汽车的动力转向装置,机械师会记住那个发明动力转向柱的人写的东西吗?

总之,如果你真的想理解相对论,请花时间去理解它美丽的数学结构,以及它是如何巧妙地融入那些误差条的。
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