广义相对论讲义_章德海.pdf

广义相对论。（章德海） 0. 导言。 在物理学的发展中，牛顿力学和牛顿引力理论（引力常数 G ）是两大基础。物理学的三大支柱是，量子 力学，狭义相对论 ，广义相对论G 。全球定位系统必须考虑广义相对论效应。广义相对论关键是影响了 c 对物理世界的理解，改变了我们的世界观。纵观物理的百年历史，广义相对论依然焕发青春。当今（内外） 几何，质能，量子，等概念互相融合与冲突。广义相对论已成为当今科学研究的必修课。 参考书： [1] S. 温伯格：“引力论和宇宙论”，科学出版社，1980。 [2] 刘辽，赵铮：“广义相对论”（第二版），高教出版社，2004 。 [3] Carroll：“Lecture Notes on General Relativity ”，/gr-qc/9712019 。 [4] Will ：“The Confrontation between General Relativity and Experiment ”， /gr-qc/0103036 。 “物理学并不是一个已经完成的逻辑体系。相反，它每时每刻都存在着一些观念上的巨大混乱，有些观念像 民间史诗那样，从往昔英雄时代流传下来；而另一些则是像空想小说那样，从我们对于会有的伟大综合理论 的向往中产生出来。”S. 温伯格。 1. 牛顿引力 d x 2 2 2 1 ∂ 2 ∂ F m a a F m g , g =−∇Φ, ∇Φ 4πGρ, M r =∇ r , 惯 惯 , 2 引 引 ρ δ ( ), ( 2 ), dt r r ∂ ∂r GM GMm引 m引 GM =Φ − , F引 − 2 , a g , m惯 m引, 弱等价原理WEP ，a g −∇Φ=− 2 , r r m r 惯 只要初条件（位置和速度）相同，任何质点在引力场中的运动都相同，显现引力是时空的性质。 引力常数估计： 40,000 10 6300 , 7.5 40,000 / 3 10 / , R =≈ km c =× km s =× cm s earth 2π GM 4 πR3 1 2 3