3 走近广义相对论 无穷的宇宙[学习目标定位] 1.了解广义相对论的两个基本原理.2.初步了解广义相对论的几个结论及主要观测证据.3.了解宇宙的演化．1．超重：在一个具有向上的加速度的系统中，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象．2．广义相对论的两条基本原理(1)广义相对性原理：在任何参考系中(包括惯性参考系)，物理过程和规律都是相同的．(2)等效原理：一个均匀引力场与一个做加速运动的参考系等价．3．广义相对论的预言与证实天体间的引力作用使时空弯曲，引力场存在时，光线弯曲、光在传播时频率变低(引力红移)，这些结论通过宇宙中观测到的一些现象(比如：行星轨道不是严格封闭的，宇宙中的“海市蜃楼”、太阳光谱中的钠谱线的引力红移等)得到证实．4．无穷的宇宙关于宇宙的起源，目前比较有影响的理论是物理学家伽莫夫的宇宙大爆炸学说．该理论认为，宇宙从最初的温度极高、密度极大、体积极小开始，随着爆炸的发生，不断地向各个方向迅速膨胀．宇宙演化的过程是：从粒子到恒星到黑洞.一、广义相对论的两个基本原理[问题设计]乘电梯时，当电梯开始启动上升时，你有什么感受？如果电梯一直加速上升，你又会有什么感受？答案 电梯启动实际上是一个加速过程，正是这个加速度使你感到被向下压，产生沉重的感觉，即出现超重．也就是说，在电梯加速上升时，好像地球对你的引力增加了，因此，我们完全可以认为，电梯这个加速参考系就相当于给你加上了一个均匀向下的引力．[要点提炼] 广义相对论的两个基本原理1．广义相对性原理：在任何参考系中(包括惯性参考系)，物理过程和规律都是相同的．2．等效原理：一个均匀引力场与一个做加速运动的参考系等价．例 1 假如宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系．但是航天员观察到，飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底．根据这一现象航天员能判断飞船处于某一星球1表面吗？解析 飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底的原因可能是飞船正在向远离任意天体的空间加速飞行，也可能是由于飞船处于某个星球的引力场中．实际上飞船内部的任何物理过程都不能告诉我们飞船到底是加速运动还是停泊在某个行星的表面．答案 不能二、广义相对论的预言与证实[问题设计]你知道广义相对论的一些有趣的结论吗？答案 时空弯曲、光线弯曲、引力红移[要点提炼] 广义相对论的几个结论1．时空弯曲：广义相对论认为，时空不是平直的，而是弯曲或“扭曲”的，扭曲的根本...
