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第13章（第1页）

狭义相对论的闵可夫斯基时空理论与重力存在不相容。

当一个地球的粒子，在一个坐标系中具有惯性，但在一个重力场可以忽略不计的地方，那么这个粒子在地球附近将不会有惯性。

然而，这两者的近似兼容的性质可以被一个著名的重力理论证实，这个理论被称为弱等效原理（wep）：所有规模不大的物体，在所提供的外界重力领域内，无论其质量、成分或者结构如何，它们都有相同的加速度。

这个原则的正确性已经被伽利略、牛顿、弗里德里希•贝塞尔（friedrichbessel）以及20世纪初的巴隆•罗兰•冯•伊洛特洛斯（baronrolandvoneotvos）证实（此后这样的实验都是以为他的名字命名的）。

如果一个观察者在重力环境下乘坐一部自由落下的电梯，因为他们都是以同一速率落下，那么电梯内所有物体最后都会沿直线匀速运动，如重力已经消失一样。

相反的，在一个没有任何重力的空间里，一个加速运动的电梯内，物体会以相同的加速度落下（因为它们的惯性），就像处在重力领域中一样。

爱因斯坦的观点是，在无重力领域中，这种消失的重力的情况不仅仅适用于机械运动，还适用于所有的物理规律，如电磁理论。

因此，在任何自由落体坐标系中，物理规律（至少是本地的）应该采纳狭义相对论的理论。

这被称为爱因斯坦等效原理（eep）。

eep的其中一个理论就是重力红位移，在一个频率上的位移，f代表光线，这条光线在重力领域中穿过高度h，给出了一个公式（δf）f=ghc2，g代表了重力加速度，c代表光的速率。

（如果光线频率下降，它就是蓝移位。

）eep第二个推测就是空间时间是可以被弯曲的。

即使这是一个高科技的事件，物理学家设想一个两个坐标系自由落体的例子，但是在地球相反的一面进行。

根据爱因斯坦等价原理，闵可夫斯基时空原理在本地的每个坐标系中都是有效的。

然而，因为坐标系在朝各自靠近时是加速运动的，两个闵可夫斯基时空在它们遇到并且契合成一个时，不能进行延展。

在重力演示中，时空在局部是一个平面，但是在球体上是弯曲的。

任何包含了爱因斯坦等价原理的重力理论都被称为&ldo;量度&rdo;理论（来自于几何学，重力的弯曲时空观点）。

因为等价原理是这个观点的关键基础，它需要被精确的测试。

伊洛特洛斯试验的版本于1964年在普林斯顿以及1971年在莫斯科进行演示，这个实验把eep精确到了10（-12）。

重力红位移测量用于：1965年在哈佛大学，一条伽马线穿过了一座塔;1965年太阳表面放射的光线1976年用于飞机和火箭的自动闹钟，这些都证实了eep的推测要精准得多。

广义相对论

等价原理和它的试验都证明了，时空的扭曲是被一种事物牵连，但是它们还不能说明时空曲率问题到底产生了多少能量。

为了确定这个曲率，我们需要一个具体的重力公测原理，如广义相对论。

广义相对论提供了一个方程组，从一个所给的物质分布上得到时空曲率的预算。

爱因斯坦的目的是找到一个最简单的场方程来建立一系列的时空曲率和把物质分布作为一种资源的理论。