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概况广义相对论是阿尔伯特●爱因斯坦于1916年发表的用几何语言描述的引力理论，它代表了现代物理学中引力理论研究的最高水平。广义相对论将经典的牛顿万有引力定律包含在狭义相对论的框架中，并在此基础上应用等效原理而建立的。在广义相对论中，引力被描述为时空的一种几何属性（曲率）；而这种时空曲率与处于时空中的物质与辐射的能量-动量张量直接相关系，其关系方式即是爱因斯坦的引力场方程（一个二阶非线性偏微分方程组）。 从广义相对论得到的有关预言和经典物理中的对应预言非常不相同，尤其是有关时间流逝、空间几何、自由落体的运动以及光的传播等问题，例如引力场内的时间膨胀、光的引力红移和引力时间延迟效应。广义相对论的预言至今为止已经通过了所有观测和实验的验证——虽说广义相对论并非当今描述引力的唯一理论，它却是能够与实验数据相符合的最简洁的理论。不过，仍然有一些问题至今未能解决，典型的即是如何将广义相对论和量子物理的定律统一起来，从而建立一个完备并且自洽的量子引力理论。 爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用：它直接推导出某些大质量恒星会终结为一个黑洞——时空中的某些区域发生极度的扭曲以至于连光都无法逸出。有证据表明恒星质量黑洞以及超大质量黑洞是某些天体例如活动星系核和微类星体发射高强度辐射的直接成因。光线在引力场中的偏折会形成引力透镜现象，这使得人们能够观察到处于遥远位置的同一个天体的多个成像。广义相对论还预言了引力波的存在，引力波已经被间接观测所证实，而直接观测则是当今世界像激光干涉引力波天文台（LIGO）这样的引力波观测计划的目标。此外，广义相对论还是现代宇宙学膨胀宇宙论的理论基础。编辑本段相关简介相对论是现代物理学的理论基础之一。论述物质运动与空间时间关系的理论。20世纪初由爱因斯坦创立并和其他物理学家一起发展和完善，狭义相对论于1905年创立，广义相对论于1916年完成。19世纪末由于牛顿力学和（苏格兰数学家）麦克斯韦（1831~1879年）电磁理论趋于完善，一些物理学家认为“物理学的发展实际上已经结束”，但当人们运用伽利略变换解释光的传播等问题时， 发现一系列尖锐矛盾，对经典时空观产生疑问。爱因斯坦对这些问题，提出物理学中新的时空观，建立了可与光速相比拟的高速运动物体的规律，创立相对论。 狭义相对论提出两条基本原理。（1）光速不变原理。 即在任何惯性系中， 真空中光速c都相同， 与光源及观察者的运动状况无关。（2）狭义相对性原理是物理学的基本定律乃至自然规律，对所有惯性参考系来说都相同。 广义相对论爱因斯坦的第二种相对性理论（1916年）。该理论认为引力是由空间——时间几何（也就是，不仅考虑空间中的点之间，而是考虑在空间和时间中的点之间距离的几何）的畸变引起的，因而引力场影响时间和距离的测量. 广义相对论：爱因斯坦的基于光速对所有的观察者（而不管他们如何运动的）必须是相同的观念的理论。它将引力按照四维空间—时间的曲率来解释。 狭义相对论和万有引力定律，都只是广义相对论在特殊情况之下的特例。狭义相对论是在没有重力时的情况；而万有引力定律则是在距离近、引力小和速度慢时的情况。 600千米的距离观看十倍太阳质量黑洞模拟图在600千米的距离上观看十倍太阳质量的黑洞（模拟图），背景为银河系编辑本段诞生背景爱因斯坦在1905年发表了一篇探讨光线在狭义相对论中，重力和加速度对其影响的论文，广义相对论的雏型就此开始形成。1912年，爱因斯坦发表了另外一篇论文，探讨如何将重力场用几何的语言来描述。至此，广义相对论的运动学出现了。到了1915年，爱因斯坦场方程式被发表了出来，整个广义相对论的动力学才终于完成。 1915年后，广义相对论的发展多集中在解开场方程式上，解答的物理解释以及寻求可能的实验与观测也占了很大的一部份。但因为场方程式是一个非线性偏微分方程，很难得出解来，所以在电脑开始应用在科学上之前，也只有少数的解被解出来而已。其中最著名的有三个解：史瓦西解(the Schwarzschild solution (1916)), the Reissner-Nordström solution and the Kerr solution。 在广义相对论的观测上，也有著许多的进展。水星的岁差是第一个证明广义相对论是正确的证据，这是在相对论出现之前就已经量测到的现象，直到广义相对论被爱因斯坦发现之后，才得到了理论的说明。第二个实验则是1919年爱丁顿在非洲趁日蚀的时候量测星光因太阳的重力场所产生的偏折，和广义相对论所预测的一模一样。这时，广义相对论的理论已被大众和大多的物理学家广泛地接受了。之后，更有许多的实验去测试广义相对论的理论，并且证实了广义相对论的正确。 另外，宇宙的膨胀也创造出了广义相对论的另一场高潮。从19 爱因斯坦解释广义相对论的手稿扉页22年开始，研究者们就发现场方程式所得出的解答会是一个膨胀中的宇宙，而爱因斯坦在那时自然也不相信宇宙会来涨缩，所以他便在场方程式中加入了一个宇宙常数来使场方程式可以解出一个稳定宇宙的解出来。但是这个解有两个问题。在理论上，一个稳定宇宙的解在数学上不是稳定。另外在观测上，1929年，哈勃发现了宇宙其实是在膨胀的，这个实验结果使得爱因斯坦放弃了宇宙常数，并宣称这是我一生最大的错误(the biggest blunder in my career)。 但根据最近的一形超新星的观察，宇宙膨胀正在加速。所以宇宙常数似乎有败部复活的可能性，宇宙中存在的暗能量可能就必须用宇宙常数来解释.编辑本段基本假设简单地说，广义相对论的两个基本原理是：一，等效原理：引力与惯性力等效；二，广义相对性原理： 等效原理所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式。等效原理等效原理：分为弱等效原理和强等效原理，弱等效原理认为引力质量和惯性质量是等同的。强等效原理认为，两个空间分别受到引力和与之等大的惯性力的作用，在这两个空间中从事一切实验，都将得出同样的物理规律。 现在有不少学者在从事等效原理的论证研究，但是至少目前能够做到的精度来看，未曾从实验上证明等效原理是破缺的。广义相对性原理广义相对性原理：物理定律的形式在一切参考系都是不变的。 普通物理学(大学课本)中是这样描述这两个原理的： 等效原理：在处于均匀的恒定引力场影响下的惯性系，所发生的一切物理现象，可以和一个不受引力场影响的，但以恒定加速度运动的非惯性系内的物理现象完全相同。 广义相对论的相对性原理：所有非惯性系和有引力场存在的惯性系对于描述物理现象都是等价的。编辑本段基本概念广义相对论是基于狭义相对论的。如果后者被证明是错误的，整个理论的大厦都将垮塌。质量的两种不同表述为了理解广义相对论，我们必须明确质量在经典力学中是如何定义的。 首先，让我们思考一下质量在日常生活中代表什么。“它是重量”？事实上，我们认为质量是某种可称量的东西，正如我们是这样度量它的：我们把需要测出其质量的物体放在一架天平上。我们这样做是利用了质量的什么性质呢？是地球和被测物体相互吸引的事实。这种质量被称作“ 小球落到正在加速的地板上和落到地球上引力质量”。我们称它为“引力的”是因为它决定了宇宙中所有星星和恒星的运行：地球和太阳间的引力质量驱使地球围绕后者作近乎圆形的环绕运动。 现在，试着在一个平面上推你的汽车。你不能否认你的汽车强烈地反抗着你要给它的加速度。这是因为你的汽车有一个非常大的质量。移动轻的物体要比移动重的物体轻松。质量也可以用另一种方式定义：“它反抗加速度”。这种质量被称作“惯性质量”。 因此我们得出这个结论：我们可以用两种方法度量质量。要么我们称它的重量（非常简单），要么我们测量它对加速度的抵抗（使用牛顿定律）。 人们做了许多实验以测量同一物体的惯性质量和引力质量。所有的实验结果都得出同一结论：惯性质量等于引力质量。 牛顿自己意识到这种质量的等同性是由某种他的理论不能够解释的原因引起的。但他认为这一结果是一种简单的巧合。与此相反，爱因斯坦发现这种等同性中存在着一条取代牛顿理论的通道。 日常经验验证了这一等同性：两个物体（一轻一重）会以相同的速度“下落”。然而重的物体受到的地球引力比轻的大。那么为什么它不会“落”得更快呢？因为它对加速度的抵抗更强。结论是，引力场中物体的加速度与其质量无关。伽利略是第一个注意到此现象的人。重要的是你应该明白，引力场中所有的物体“以同一加速度下落”是（经典力学中）惯性质量和引力质量等同的结果。 现在我们关注一下“下落”这个表述。物体“下落”是由于地球的引力质量产生了地球的引力场。两个物体在所有相同的引力场中的加速度相同。不论是月亮的还是太阳的， 光锥它们以相同的比率被加速。这就是说它们的速度在每秒钟内的增量相同。（加速度是速度每秒的增加值）引力质量和惯性质量的等同性爱因斯坦一直在寻找“引力质量与惯性质量相等”的解释。为了这个目标，他作出了被称作“等同原理”的第三假设。它说明：如果一个惯性系相对于一个伽利略系被均匀地加速，那么我们就可以通过引入相对于它的一个均匀引力场而认为它（该惯性系）是静止的。 让我们来考查一个惯性系K’，它有一个相对于伽利略系的均匀加速运动。在K 和K’周围有许多物体。此物体相对于K是静止的。因此这些物体相对于K’有一个相同的加速运动。这个加速度对所有的物体都是相同的，并且与K’相对于K的加速度方向相反。我们说过，在一个引力场中所有物体的加速度的大小都是相同的，因此其效果等同于K’是静止的并且存在一个均匀的引力场。 因此如果我们确立等同原理，物体的两种质量相等只是它的一个简单推论。 这就是为什么（质量）等同是支持等同原理的一个重要论据。 通过假定K’静止且引力场存在，我们将K’理解为一个伽利略系，（这样我们就可以）在其中研究力学规律。由此爱因斯坦确立了他的第四个原理。编辑本段主要内容爱因斯坦提出“等效原理”，即引力和惯性力是等效的。这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上。根据等效原理，爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理，即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。物体的运动方程即该参考系中的测地线方程。测地线方程与物体自身固有性质无关，只取决于时空局域几何性质。而引力正是时空局域几何性质的表现。物质质量的存在会造成时空的弯曲，在弯曲的时空中，物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动——在欧氏空间中即是直线运动)，如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动，实际是绕着太阳转，造成引力作用效应。正如在弯曲的地球表面上，如果以直线运动，实际是绕着地球表面的大圆走。 引力是时空局域几何性质的表现。虽然广义相对论是爱因斯坦创立的，但是它的数学基础的源头可以追溯到欧氏几何的公理和数个世纪以来为证明欧几里德第五公设（即平行线永远保持等距）所做的努力，这方面的努力在罗巴切夫斯基、Bolyai、高斯的工作中到达了顶点：他们指出欧氏第五公设是不能用前四条公设证明的。非欧几何的一般数学理论是由高斯的学生黎曼发展出来的。所以也称为黎曼几何或曲面几何，在爱因斯坦发展出广义相对论之前，人们都认为非欧几何是无法应用到真实世界 光波从一个大质量物体表面出射频率发生红移中来的。 在广义相对论中，引力的作用被“几何化”——即是说：狭义相对论的闵氏空间背景加上万有引力的物理图景在广义相对论中变成了黎曼空间背景下不受力(假设没有电磁等相互作用)的自由运动的物理图景，其动力学方程与自身质量无关而成为测地线方程： 而万有引力定律也代之以爱因斯坦场方程： R_uv-1/2*R*g_uv=κ*T_uv （Rμν-（1/2）gμνR=8GπTμν/（c*c*c*c） -gμν） 其中 G 为牛顿万有引力常数 该方程是一个以时空为自变量、以度规为因变量的带有椭圆型约束的二阶双曲型偏微分方程。它以复杂而美妙著称，但并不完美，计算时只能得到近似解。最终人们得到了真正球面对称的准确解——史瓦兹解。 加入宇宙学常数后的场方程为： R_uv-1/2*R*g_uv+Λ*g_uv=κ*T_uv编辑本段宇宙现象与科研应用按照广义相对论，在局部惯性系内，不存在引力，一维时间和三维空间组成四维平坦的欧几里得空间；在任意参考系内，存在引力，引力引起时空弯曲，因而时空是四维弯曲的非欧黎曼空间。爱因斯坦找到了物质分布影响时空几何的引力场方程。时间空间的弯曲结构取决于物质能量密度、动量密度在时间空间中的分布，而时间空间的弯曲结构又反过来决定物体的运动轨道。在引力不强、时间空间弯曲很小情况下，广义相对论的预言同牛顿万有引力定律和牛顿运动定律的预言趋于一致；而引力较强、时间空间弯曲较大情况下，两者有区别。广义相对论提出以来，预言了水星近日点反常进动、光频引力红移、光线引力偏折以及雷达回波延迟，都被天文观测或实验所证实。近年来，关于脉冲双星的观测也 从光源射出的光线途经致密星体时发生偏折提供了有关广义相对论预言存在引力波的有力证据。 广义相对论由于它被令人惊叹地证实以及其理论上的优美，很快得到人们的承认和赞赏。然而由于牛顿引力理论对于绝大部分引力现象已经足够精确，广义相对论只提供了一个极小的修正，人们在实用上并不需要它，因此，广义相对论建立以后的半个世纪，并没有受到充分重视，也没有得到迅速发展。到20世纪60年代，情况发生变化，发现强引力天体（中子星）和3K宇宙背景辐射，使广义相对论的研究蓬勃发展起来。广义相对论对于研究天体结构和演化以及宇宙的结构和演化具有重要意义。中子星的形成和结构、黑洞物理和黑洞探测、引力辐射理论和引力波探测、大爆炸宇宙学、量子引力以及大尺度时空的拓扑结构等问题的研究正在深入，广义相对论成为物理研究的重要理论基础。编辑本段广义相对论的实验检验在广义相对论建立之初，爱因斯坦提出了三项实验检验，一是水星近日点的进动，二是光线在引力场中的弯曲，三是光谱线的引力红移。其中只有水星近日点进动是已经确认的事实，其余两项只是后来才陆续得到证实。60年代以后，又有人提出观测雷达回波延迟、引力波等方案。水星近日点进动1859年，天文学家勒维利埃（Le Verrier）发现水星近日点进动的观测值，比根据牛顿定律计算的理论值每百年快38角秒。他猜想可能在水星以内还有一颗小行星，这颗小行星对水星的引力导致两者的偏差。可是经过多年的搜索，始终没有找到这颗小行星。1882年，纽康姆（S.Newcomb） 经过重新计算，得出水星近日点的多余进动值为每百年43角秒。他提出，有可能是水星因发出黄道光的弥漫物质使水星的运动受到阻尼。但这又不能解释为什么其他几颗 悬浮在空间中的静止粒子排列成的环行星也有类似的多余进动。纽康姆于是怀疑引力是否服从平方反比定律。后来还有人用电磁理论来解释水星近日点进动的反常现象，都未获成功。 1915年，爱因斯坦根据广义相对论把行星的绕日运动看成是它在太阳引力场中的运动，由于太阳的质量造成周围空间发生弯曲，使行星每公转一周近日点进动为： ε=24π2a2/T2c2（1-e2） 其中a为行星轨道的长半轴，c为光速，以cm/s表示，e为偏心率，T为公转周期。对于水星，计算出ε=43″/百年，正好与纽康姆的结果相符，一举解决了牛顿引力理论多年未解决的悬案。这个结果当时成了广义相对论最有力的一个证据。水星是最接近太阳的内行星。离中心天体越近，引力场越强，时空弯曲的曲率就越大。再加上水星运动轨道的偏心率较大，所以进动的修正值也比其他行星为大。后来测到的金星，地球和小行星伊卡鲁斯的多余进动跟理论计算也都基本相符。光线在引力场中的弯曲1911年爱因斯坦在《引力对光传播的影响》一文中讨论了光线经过太阳附近时由于太阳引力的作用会产生弯曲。他推算出偏角为0.83″，并且指出这一现象可以在日全食进行观测。1914年德国天文学家弗劳德（E.F.Freundlich）领队去克里木半岛准备对当年八月间的日全食进行观测，正遇上第一次世界大战爆发，观测未能进行。幸亏这样，因为爱因斯坦当时只考虑到等价原理，计算结果小了一半。1916年爱因斯坦根据完整的广义相对论对光线在引力场中的弯曲重新作了计算。他不仅考虑到太阳引力的作用，还考虑到太阳质量导致空间几何形变，光线的偏角为：α=1″.75R0/r，其中R0为太阳半径，r为光线到太阳中心的距离。 1919年日全食期间，英国皇家学会和英国皇家天文学会派出了由爱丁顿（A.S.FEddington）等人率领的两支观测队分赴西非几内亚湾的普林西比岛（Principe）和巴西的索布腊儿尔（Sobral）两地观测。经过比较，两地的观测结果分别为1″.61±0″.30和1″.98±0″.12。把当时测到的偏角数据跟爱因斯坦的理论预期比较，基本相符。这种观测精度太低，而且还会受到其他因素的干扰。人们一直在找日全食以外的可能。20世纪60年代发展起来的射电天文学带来了希望。用射电望远镜发现了类星射电源。1974年和1975年对类星体观测的结果，理论和观测值的偏差不超过百分之一。光谱线的引力红移广义相对论指出，在强引力场中时钟要走得慢些，因此从巨大质量的星体表面发射到地球上的光线，会向光谱的红端移动。爱因斯坦1911年在《引力对光传播的影响》一文中就讨论了这个问题。他以Φ表示太阳表面与地球之间的引力势差，ν0、ν分别表示光线在太阳表面和到达地球时的频率，得： （ν0 -ν）/ν=-Φ/c2=2×10－6. 爱因斯坦指出，这一结果与法布里（C.Fabry）等人的观 行星绕恒星作公转的比较测相符，而法布里当时原来还以为是其它原因的影响。 1925年，美国威尔逊山天文台的亚当斯（W.S.Adams）观测了天狼星的伴星天狼A。这颗伴星是所谓的白矮星，其密度比铂大二千倍。观测它发出的谱线，得到的频移与广义相对论的预期基本相符。 1958年，穆斯堡尔效应得到发现。用这个效应可以测到分辨率极高的r射线共振吸收。1959年，庞德（R.V.Pound）和雷布卡（G.Rebka）首先提出了运用穆斯堡尔效应检测引力频移的方案。接着，他们成功地进行了实验，得到的结果与理论值相差约百分之五。 用原子钟测引力频移也能得到很好的结果。1971年，海菲勒（J.C.Hafele）和凯丁（R.E.Keating）用几台铯原子钟比较不同高度的计时率，其中有一台置于地面作为参考钟，另外几台由民航机携带登空，在1万米高空沿赤道环绕地球飞行。实验结果与理论预期值在10%内相符。1980年魏索特（R.F.C.Vessot）等人用氢原子钟做实验。他们把氢原子钟用火箭发射至一万公里太空，得到的结果与理论值相差只有±7×10-5。雷达回波延迟光线经过大质量物体附近的弯曲现象可以看成是一种折射，相当于光速减慢，因此从空间某一点发出的信号，如果途经太阳附近，到达地球的时间将有所延迟。1964年，夏皮罗（I.I.Shapiro）首先提出这个建议。他的小组先后对水星、金星与火星进行了雷达实验，证明雷达回波确有延迟现象。近年来开始有人用人造天体作为反射靶，实验精度有所改善。这类实验所得结果与广义相对论理论值比较，相差大约1%。用天文学观测检验广义相对论的事例还有许多。例如：引力波的观测和双星观测，有关宇宙膨胀的哈勃定律，黑洞的发现，中子星的发现，微波背景辐射的发现等等。通过各种实验检验，广义相对论越来越令人信服。然而，有一点应该特别强调：我们可以用一个实验否定某个理论，却不能用有限数量的实验最终证明一个理论；一个精确度并不很高的实验也许就可以推翻某个理论，却无法用精确度很高的一系列实验最终肯定一个理论。对于广义相对论的是否正确，人们必须采取非常谨慎的态度，严格而小心地作出合理的结论。编辑本段爱因斯坦第四假设爱因斯坦的第四假设是其第一假设的推广。它可以这样表述：自然法则在所有的系中都是相同的。 不可否认，宣称所有系中的自然规律都是相同的比称只有在伽利略系中自然规律相同听起来更“自然”。但是我们不知道（外部）是否存在一个伽利略系。 这个原理被称作“广义相对论原理” 死亡电梯 让我们假想一个在摩天大楼内部自由下落的电梯，里面有一个蠢人。 这人让他的表和手绢同时落下。会发生什么呢？对于一个电梯外以地球为参照系的人来说，表、手绢、人 同一个天体在引力透镜效应下的四个成像和电梯正以完全一致的速度下落。（让我们复习一下：依据等同性原理，引力场中物体的运动不依赖于它的质量。）所以表和地板，手绢和地板，人和表，人和手绢的距离固定不变。因此对于电梯里的人而言，表和手绢将呆在他刚才扔它们的地方。 如果这人给他的手表或他的手绢一个特定的速度，它们将以恒定的速度沿直线运动。电梯表现得象一个伽利略系。然而，这不会永远持续下去。迟早电梯都会撞碎，电梯外的观察者将去参加一个意外事故的葬礼。 现在我们来做第二个理想化的试验：我们的电梯远离任何大质量的物体。比如，正在宇宙深处。我们的大蠢蛋从上次事故中逃生。他在医院呆了几年后，决定重返电梯。突然一个生物开始拖动这个电梯。经典力学告诉我们：恒力将产生恒定的加速度。（对于非常高速的情况这条规律不适用。因为一个物体的质量随速度增加而增大。在我们这个试验中我们假定它是正确的。）由此，电梯在伽利略系中将有一个加速运动。 我们的天才傻瓜呆在电梯里让他的手绢和手表下落。电梯外伽利略系中的人认为手表和手绢会撞到地板上。这是由于地板因其加速度而向它们（手绢和手表）撞过来。事实上，电梯外的人将会发现表和地板以及手绢和地板间的距离以相同的速率在减小。另一方面，电梯里的人会注意到他的手表和手绢有相同的加速度，他会把这归因于引力场。 这两种解释看起来似乎一样：一边是一个加速运动，另一边是一致的运动和引力场。 让我们再做一个实验来证明引力场的存在。一束光通过窗户射在对面的墙上。我们的两位观察者是这样解释的： 在电梯外的人告诉我们：光通过窗户以恒定的速度（当然了！）沿一条直线水平地射进电梯，照在对面的墙上。但由于电梯正在向上运动，所以光线的照射点应在此入射点稍下的位置上。 电梯里的人说：我们处于引力场中。由于光没有质量，它不会受引力场的影响，它会恰好落在入射点正对的点上。 噢！问题出现了。两个观察者的意见不一致。然而在电梯里的人犯了个错误。他说光没有质量，但光有能量，而能量有一个质量（记住一焦耳能量的质量是：M=E/C^2）因此光将有一个向地板弯曲的轨迹，正象外部的观察者所说的那样。 由于能量的质量极小（C^2=300，000，000×300，000，000），这种现象只能在非常强的引力场附近被观察到。这已经被证实：由于太阳的巨大质量，光线在靠近太阳时会发生弯曲。这个试验是爱因斯坦理论（广义相对论）的首次实证。 从所有这些实验中我们得出结论：通过引入一个引力场我们可以把一个加速系视为伽利略系。将其引伸，我们认为它对所有的运动都适用，不论它们是旋转的（向心力被解释为引力场）还是不均匀加速运动（对不满足黎曼（Riemann）条件的引力场通过数学方法加以转换）。你看，广义相对论与实践处处吻合。 上述例子取自 “L'évolution des idées en Physique” 爱因斯坦和 Leopold Infeld 著。编辑本段天体物理学上的应用引力透镜爱因斯坦十字：同一个天体在引力透镜效应下的四个成像 引力场中光线的偏折效应是一类新的天文现象的原因。当观测者与遥远的观测天体之间还存在有一个大质量天体，当观测天体的质量和相对距离合适时观测者会看到多个扭曲的天体成像，这种效应被称作引力透镜。受系统结构、尺寸和质量分布的影响，成像可以是多个，甚至可以形成被称作爱因斯坦环的圆环，或者圆环的一部分弧。最早的引力透镜效应是在1979年发现的，至今已经发现了超过一百个引力透镜。即使这些成像彼此非常接近以至于无法分辨——这种情形被称作微引力透镜——这种效应仍然可通过观测总光强变化测量到，很多微引力透镜也已经被发现。 引力透镜已经发展成为观测天文学的一个重要工具，它被用来探测宇宙间暗物质的存在和分布，并成为了用于观测遥远星系的天然望远镜，还可对哈勃常数做出独立的估计。引力透镜观测数据的统计结果还对星系结构演化的研究具有重要意义。引力波天文学
简单地说，广义相对论的两个基本原理是：一，等效原理：引力与惯性力等效；二，广义相对性原理： 等效原理所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式。等效原理等效原理：分为弱等效原理和强等效原理，弱等效原理认为引力质量和惯性质量是等同的。强等效原理认为，两个空间分别受到引力和与之等大的惯性力的作用，在这两个空间中从事一切实验，都将得出同样的物理规律。 现在有不少学者在从事等效原理的论证研究，但是至少目前能够做到的精度来看，未曾从实验上证明等效原理是破缺的。广义相对性原理广义相对性原理：物理定律的形式在一切参考系都是不变的。 普通物理学(大学课本)中是这样描述这两个原理的： 等效原理：在处于均匀的恒定引力场影响下的惯性系，所发生的一切物理现象，可以和一个不受引力场影响的，但以恒定加速度运动的非惯性系内的物理现象完全相同。 广义相对论的相对性原理：所有非惯性系和有引力场存在的惯性系对于描述物理现象都是等价的。编辑本段基本概念广义相对论是基于狭义相对论的。如果后者被证明是错误的，整个理论的大厦都将垮塌。质量的两种不同表述为了理解广义相对论，我们必须明确质量在经典力学中是如何定义的。 首先，让我们思考一下质量在日常生活中代表什么。“它是重量”？事实上，我们认为质量是某种可称量的东西，正如我们是这样度量它的：我们把需要测出其质量的物体放在一架天平上。我们这样做是利用了质量的什么性质呢？是地球和被测物体相互吸引的事实。这种质量被称作“ 小球落到正在加速的地板上和落到地球上引力质量”。我们称它为“引力的”是因为它决定了宇宙中所有星星和恒星的运行：地球和太阳间的引力质量驱使地球围绕后者作近乎圆形的环绕运动。 现在，试着在一个平面上推你的汽车。你不能否认你的汽车强烈地反抗着你要给它的加速度。这是因为你的汽车有一个非常大的质量。移动轻的物体要比移动重的物体轻松。质量也可以用另一种方式定义：“它反抗加速度”。这种质量被称作“惯性质量”。 因此我们得出这个结论：我们可以用两种方法度量质量。要么我们称它的重量（非常简单），要么我们测量它对加速度的抵抗（使用牛顿定律）。 人们做了许多实验以测量同一物体的惯性质量和引力质量。所有的实验结果都得出同一结论：惯性质量等于引力质量。 牛顿自己意识到这种质量的等同性是由某种他的理论不能够解释的原因引起的。但他认为这一结果是一种简单的巧合。与此相反，爱因斯坦发现这种等同性中存在着一条取代牛顿理论的通道。 日常经验验证了这一等同性：两个物体（一轻一重）会以相同的速度“下落”。然而重的物体受到的地球引力比轻的大。那么为什么它不会“落”得更快呢？因为它对加速度的抵抗更强。结论是，引力场中物体的加速度与其质量无关。伽利略是第一个注意到此现象的人。重要的是你应该明白，引力场中所有的物体“以同一加速度下落”是（经典力学中）惯性质量和引力质量等同的结果。 现在我们关注一下“下落”这个表述。物体“下落”是由于地球的引力质量产生了地球的引力场。两个物体在所有相同的引力场中的加速度相同。不论是月亮的还是太阳的， 光锥它们以相同的比率被加速。这就是说它们的速度在每秒钟内的增量相同。（加速度是速度每秒的增加值）引力质量和惯性质量的等同性爱因斯坦一直在寻找“引力质量与惯性质量相等”的解释。为了这个目标，他作出了被称作“等同原理”的第三假设。它说明：如果一个惯性系相对于一个伽利略系被均匀地加速，那么我们就可以通过引入相对于它的一个均匀引力场而认为它（该惯性系）是静止的。 让我们来考查一个惯性系K’，它有一个相对于伽利略系的均匀加速运动。在K 和K’周围有许多物体。此物体相对于K是静止的。因此这些物体相对于K’有一个相同的加速运动。这个加速度对所有的物体都是相同的，并且与K’相对于K的加速度方向相反。我们说过，在一个引力场中所有物体的加速度的大小都是相同的，因此其效果等同于K’是静止的并且存在一个均匀的引力场。 因此如果我们确立等同原理，物体的两种质量相等只是它的一个简单推论。 这就是为什么（质量）等同是支持等同原理的一个重要论据。 通过假定K’静止且引力场存在，我们将K’理解为一个伽利略系，（这样我们就可以）在其中研究力学规律。由此爱因斯坦确立了他的第四个原理。编辑本段主要内容爱因斯坦提出“等效原理”，即引力和惯性力是等效的。这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上。根据等效原理，爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理，即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。物体的运动方程即该参考系中的测地线方程。测地线方程与物体自身固有性质无关，只取决于时空局域几何性质。而引力正是时空局域几何性质的表现。物质质量的存在会造成时空的弯曲，在弯曲的时空中，物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动——在欧氏空间中即是直线运动)，如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动，实际是绕着太阳转，造成引力作用效应。正如在弯曲的地球表面上，如果以直线运动，实际是绕着地球表面的大圆走。 引力是时空局域几何性质的表现。虽然广义相对论是爱因斯坦创立的，但是它的数学基础的源头可以追溯到欧氏几何的公理和数个世纪以来为证明欧几里德第五公设（即平行线永远保持等距）所做的努力，这方面的努力在罗巴切夫斯基、Bolyai、高斯的工作中到达了顶点：他们指出欧氏第五公设是不能用前四条公设证明的。非欧几何的一般数学理论是由高斯的学生黎曼发展出来的。所以也称为黎曼几何或曲面几何，在爱因斯坦发展出广义相对论之前，人们都认为非欧几何是无法应用到真实世界 光波从一个大质量物体表面出射频率发生红移中来的。 在广义相对论中，引力的作用被“几何化”——即是说：狭义相对论的闵氏空间背景加上万有引力的物理图景在广义相对论中变成了黎曼空间背景下不受力(假设没有电磁等相互作用)的自由运动的物理图景，其动力学方程与自身质量无关而成为测地线方程： 而万有引力定律也代之以爱因斯坦场方程： R_uv-1/2*R*g_uv=κ*T_uv （Rμν-（1/2）gμνR=8GπTμν/（c*c*c*c） -gμν） 其中 G 为牛顿万有引力常数 该方程是一个以时空为自变量、以度规为因变量的带有椭圆型约束的二阶双曲型偏微分方程。它以复杂而美妙著称，但并不完美，计算时只能得到近似解。最终人们得到了真正球面对称的准确解——史瓦兹解。 加入宇宙学常数后的场方程为： R_uv-1/2*R*g_uv+Λ*g_uv=κ*T_uv
和狭义相对论不同',讲到了加速度 ,买一本书好好看吧
德文，这一成果是在他离开德国之前完成的。
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sci论文可以是英文，也可以是中文。但由于sci期刊对论文有不同的语言要求，不同语言的sci论文可以选择的期刊范围不同。
首先，sci期刊对论文的语言要求
sci收录的期刊不仅有英文期刊，还有中文期刊和其他国家的期刊。也就是说sci收录期刊的范围涉及不同的国家，那sci期刊对论文语言的要求就不唯一。
有要求英文的sci期刊，也有要求中文的sci期刊，意味着sci论文可以是英文，也可以是中文。只不过是英文的sci论文与是中文的sci论文选刊的范围不同。
其次，sci论文优先选择英文
sci论文虽然允许出现多国语言，但要求是英文与要求是中文的期刊数量有所不同。大多数sci期刊是要求英文的。
这一现实情况，告诉作者sci论文是中文，可以成功发表，但可以选择的期刊范围比较窄，筛选到合适的期刊的可能性小，成功发表几率低。即写作发表sci论文，面对是英文还是中文的选择，建议作者优先选择英文。
相比较而言，在学术界，英文要比中文更吃香，即sci论文是英文要比是中文要好。对于我国作者来说，即写一篇英文sci论文要比中文sci论文，面对的挑战更大。
英语成为主流语言之前，科学出版物一般以法语、德语或英语作为主要语言。但这产生一个问题：如果科学家们不会多国语言，那么他们将错过其他人的发现。因此，使用统一的语言，可以帮助科学研究者搜索科研信息。他们知道应以何种语言发表论文，如何搜索了解别人的研究发现，来支持自己的研究结果。除了科研论文发表，统一的语言还能够帮助科学研究者获得信息、遵循相同的指引和标准。目前收录英文文章的期刊是世界性期刊，全世界学术界都在看，引用高，认可度好，得到了国外学术界的认可，自然是更有优势！如果你的学术论文英语水平不足很容易被期刊拒稿。不过无需气馁，许多第三方英文论文润色平台诸如爱思唯尔（Elsevier）都拥有资深的润色经验，为你的论文进行英文润色，能够解决你目前所遇到的燃眉之急。
能。日语系毕业论文应当使用日语来写作，而初稿和中稿可以使用中文或日语来完成。毕业论文的基本流程：1、选题；2、搜集、整理资料；3、撰写开题报告；4、撰写毕业论文；5、中期检查；6、论文查重；7、论文答辩。
每个学校情况不一样。但是一般是需要直接用日语写。内容没有太大限制，一般都是要和日本，日语有关系的。
大专的只是摘要部分要写中日两种语言，其余写中文的。因为我也是日语专业，现在正在准备论文。
论文是一种能力表现，也是一种生活的负担，只要是你走上了职业生涯，就离不开论文了，百忙之余也许会很少有时间来顾及这些，但又是不得不面对的事。有的发到了一些毫无学术价值的刊\物上；要么发布在正、规\期、刊的增刊上，打政策的擦边球，有的甚至还发到了以假乱真的假刊物上。白花了银子不说，有的甚至产生了反作用。本中心能在最短的时间里发\表、论\文，解决您晋升的瓶颈问题！别说日语了，就算英语，韩语，俄语都没问题！日语当然是要发表在外国语言类期刊上咯！
我们常常听到有人说，学术文章要用学术语言。硕士论文、博士论文是学术论著，当然理应该用学术语言了。那么学术语言是什么语言呢？先请看看什么是非学术语言。陈四益先生曾经对学术语言有过一个经典而形象的阐释。“一群蚂蚁在一根枯枝上，枯枝在湍急的河流里漂行。如果蚂蚁各自逃生，有可能跌入河水而丧生；如果它们抱成一团，树枝或许因此在某个河湾搁浅，这群蚂蚁就会因此而得救。 ”―――这段话你肯定轻易地就读懂了，可是不幸得很，这样的表述语言就不是学术语言，因为太口语化了，所以也就不够学术的水准。 那么换成学术语言会怎样？再请看：“枯枝上的蚂蚁，如果不能从更为宏观的全部自然情境把握自身的行为，不能摆脱经验层面的认识原则，不能顾及各种动态与表态的综合效应，仅仅凭借观念史中原子化个人主义主张行动，从广义的后果论观察，它们就会步入误区。在原子化个人主义的支配性语境中，蚂蚁群体的集体无意识将使自身解救活动趋于低效甚至完全失败。如果枯枝上的蚂蚁能凭借某种集中化手段，以聚集的组织模式为活动框架，达成一种互惠的构成方式和因果关系，而不陷入已被充分形式化的既有分析框架，从而对现有情境作出新的创制与解释，使自身的行动建立在更深层次的原则上，消除个体与群体二元对立固有语境，那么，借助其肢体语言建立的集体意识，可以实现新的规范层面的积极义务与消极义务的统一，在这样的一些群体行为的解构下，集体主义后果论意义上的集体的获救。”看这段就没有那么轻松了吧？因为换成了学术语言。可惜这是用了伪学术语言。我们常常在阅读文章时，自觉不自觉地对学术语言就形成了这样的定势，那就是学术语言一定要晦涩难懂，读起来不那么轻松。这其实是一个非常大的误解。学术语言的存在恰恰是为了准确、简洁、客观与追求普适性。学术语言当然因为常常含有特定的专业知识背景，所以对这一专业系统不那么熟悉的人，在读这些拥有许多专业词汇的学术文章时会觉得有些吃力，甚至根本难以理解。但是难懂并不是学术文章特意追求的效果。相反学术文章如果能够用非学术语言表达得与用学术语言表达的文章一样清楚，那么用非学术语言就具有更优越的效果。因为文章就是要写给人看的。如果专业文章写得很有专业水平，而又能够尽量少用专业术语，以至让非专业人员也能够读懂，这样的文章就是特别好的文章。但是我们常常看到的现象是用学术语言来包装非常贫乏的思想。可以说陈四益先生关于蚂蚁自救的那段话就是用了学术语言来包装并无任何新意的一个典范。所以，当我们强调用规范的学术语言来写学术论文的时候，往往只注意了语言本身的外在形式，而忽略了运用语言的根本目的是要用来表达清晰的准确的思想观点的。用新的学术语言来包装十分陈旧的观点，或者非常贫乏的思想，这是学术论文常常容易出现的怪现象。贫乏的思想被学术规范与学术词汇的泡沫所掩盖。在浮躁的学术环境里，这种学术上的南郭先生的现象最容易出现，也最容易被我们所忽略。 为什么一定要用学术语言？学术语言与非学术语言有什么不同？我的一点看法就是，学术研究因为是在一定的专业范围内进行的，所以必然涉及专业的一些专用词汇，这些词汇里都有专业背景下的特定含义，是业内人士一望而知的，科学共同体约定俗成的。所以这些涉及专业背景知识的专业术语也当然是非专业人员一时难理解或者难以准确理解的。但这一点与江湖黑话又有根本的不同。因为江湖黑话虽然只有圈内的人才能够懂得，但是黑话里指涉的事情并没有什么特别之处，只不过是把人人都懂的日常事情用了另一套话语代码来表述而已。这里并没有多少新鲜的东西。而学术语言及专业词汇的使用一定是有其新内容的。用了日常语言来表达，就会出现表达上的误差或者引起歧义。比如，我们去体检，我们检查后的结果我们都会用日常语言说：“我检查了，没有什么问题” 。但是医学上的用语就不能这样表述。科学上严格的表述就是：“未发现明显异常” ，还要加上一句：“本检查结果只对本次样本负责。”为什么要这样表述呢？因为检查可能出现误差。就是身体可能有问题，但是我们这次检查没有发现明显的症状。再因为人的身体是在不断变化之中的，所以检查也只能对这一次样本负责。这种表述就是严格的科学的。也不容易产生歧义。有人说医生这样表述是在为自己的误诊提供借口，其实，这种表述是有必要的。因为专业术语要求准确、精确，表达清楚而不容易产生歧义。所以一篇文章在谈论专业问题的时候，使用专业词汇是很有必要的。因为这样业内的人士就可以用尽量简洁的语言与尽量准确的表达来说明一个问题。可见，学术语言是为了专业的表达方便。他存在的理由，一是为了简洁，二是为了准确，三是为了客观，四是为了普遍使用。不会因时间、背景的不同而产生歧义。日常语言总是在背景变化中不断地在产生新的意思。话语背景变了，意思也就可能相应产生变化。 专业不同，学术语言也就不同。一些学科专业性强，专业的词汇多，学术性的表达也就明显一些。一些学科的专业性弱些，比如教育学，除了借用其他学科的专业词汇，自己专业的词汇并不多。所写的文章专业色彩并不那么浓厚。但这并不妨碍文章表达独特的见解。教育学的论著与文章通俗易懂，这是举世公认的。历来的大教育家的论著都是非常通俗易懂的。文章的目的首先在于表达思想观点，然后是让人看，当然也应该是越多的人能够读懂，并且有兴趣读就是最好的。写文章，著书立说的目的不是要让人读了以后头痛的才算是学术水平高。另外，所谓专业词汇也是相对的。以前很专业的词汇，随着这门学科在生活中越来越普及，其专业的词汇也会越来越生活化。以前干部一词是从日本翻译借用过来的，开始时是很专业的。现在也成了日常口语了。爱因斯坦的“相对论” 是不是所有的学术类文章都一定要用学术语言和专业词汇呢？也未必。哲学应该说是公认的难懂的学科，但是维特根斯坦的高深的学术著作和他渊博而深邃的哲学思想，几乎全是用日常语言表达出来的。他的语言非常简洁生动，几乎从头到尾没有用过一个哲学词汇，也没有引述过一句名言，更没有一个注释。学术上肯定是不规范的。但他每一句非常平白易懂的话语里蕴含的思想是非常深刻的，内涵是非常丰富的。你可以轻易地就读懂了他使用的语言，但是，在语言里包含的深刻思想，却不那么容易掌握。这就是真正的大思想家的特点。而学术思想贫乏的人最善于用了深奥的词句来表达非常浅薄陈旧的思想观点。一大堆深奥难懂的词汇，让你真正弄懂了的时候，就有种要大呼上当的感觉。这就是伪学术语言特别能够忽悠人的地方。
拉丁文在过去是欧洲学术界共通的语言。现在学术写作中会用到拉丁语术语，常见的有“etc.”, “i.e.”, “vs.”, “circa”, “et al.” and “e.g.”。这里让我们快速了解一下它们在科学写作中的正确用法。1. Etc它是“et cetera”的缩写，翻译成中文是“其它”，“等等”或“其余”。用法示例：The factors that affect heat transfer are temperature, viscosity, time etc.影响传热的因素有温度、粘度、时间等。The concerns of nomadic tribes are numerous, including shortage of water, poor sanitation, rampant unemployment, etc.游牧部落的担忧是多方面的，包括缺水、卫生条件差、失业现象猖獗等。2. i.e它是“id est”的缩写，意思是“即是”。它通常用于澄清之前的陈述、提炼一般性陈述，或者以不同的形式重述它，它还可以用于提供有关先前语句的附加信息。用法示例：The philosopher always manages to turn any conversation towards kids, i.e. the possibility of having legitimate children together.哲学家总是设法把话题转向孩子，也就是说有合法与孩子在一起的可能性。The experiments were supposed to be carried on healthy vegan subjects i.e. participants who do not consume any animal-based products.实验应该是在健康的素食主义者身上进行的，也就是不吃任何动物性产品的参与者。3. Vs它是‘versus’的缩写，意思是比较。用法示例：The researcher wanted to compare the time taken by early stage researchers vs established scientists for drafting a review article. 研究人员想比较早期研究人员和成熟科学家起草综述文章所花的时间。The upcoming webinar will discuss the effects of drug A vs drug B on mental health of patients.即将到来的网络研讨会将比较药物A与药物B对患者心理健康的影响。4. Ca它是“circa”的缩写，字面意思是“大约”，用来表示大概的日期。用法示例：Shortly after King Arthur II seized the throne from Richard II, George died (ca. 1400 A.D.), perhaps due to an illness. 亚瑟王二世从理查二世手中夺取王位后不久，乔治就去世了（约公元1400年），可能死于疾病。5. Et al它是“et alii”的缩写，意思是“...等其他人”。这个缩写通常用在论文引文或参考文献中，起到缩短人物名单的效果。用法示例：Previous studies (Singhal et al., 2015) have demonstrated that temperature has a significant effect on the extraction of polyphenols from blueberries.先前的研究（Singhal等人，2015）已证明温度对蓝莓多酚的提取有显著影响。The work of Wu et al. (2012) established the scale for taste measurements in adolescents.吴先生等人在2012年建立了青少年味觉测量量表。6. E.g它是“exempli gratia”的缩写，用于给出所述事实的代表性示例。用法示例：The policy makers have a lot of problems to deal with before reforming the guideline, e.g., the economic deficit, medical concerns, and social security.政策制定者在制定改革指导方针之前需要解决诸多问题，如经济赤字、医疗问题、社会保障等。Some studies (e.g., Wilson & Walker, 2016) have supported this argument with their robust experiments. 他们通过一些可靠的研究（例如，Wilson&Walker，2016年）支持了这一论点。7. Ab initio这个拉丁语的意思是“从一开始”。用法示例：The agreement was declared to be illegal ab initio.协议从一开始就被宣布为非法。8. In vivo 和 in vitro拉丁语中的“in vitro”和“in vivo”分别表示“发生在活体外”和“发生在活体内”。
准确、严密;概括性和简洁性;使用修辞，体现其用词鲜明、生动和感情色彩。议论文，又叫说理文，是一种剖析事物论述事理、发表意见、提出主张的文体。作者通过摆事实、讲道理、辨是非等方法，来确定其观点正确或错误，树立或否定某种主张。1议论文语言特点议论文应该观点明确、论据充分、语言精炼、论证合理、有严密的逻辑性。论点是议论文的灵魂，分论点是支撑起这个灵魂的骨架，而论据是议论文的血肉。一个人要丰满多彩，光有灵魂和骨架，没有血肉是不可想象的。同样一篇议论文只有中心论点和分论点是不能称为文章的，它还必须有典型而鲜活的论据。议论文是以议论为主要表达方式，通过摆事实，讲道理，直接表达作者的观点和主张的常用文体。它不同于记叙文以形象生动的记叙来间接地表达作者的思想感情。也不同于说明文侧重介绍或解释事物的形状、性质、成因、功能等。总而言之，议论文是以理服人的文章，记叙文和说明文则是以事感人，以知授人的文章。
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每个学校情况不一样。但是一般是需要直接用日语写。内容没有太大限制，一般都是要和日本，日语有关系的。
可以的，没有语言禁制哦，建议发《汉字文化》2020版SCD期刊,知网收录,一般可以接收部分非中文词汇,比较适合语言学方面的同学发表,当然你要找个靠谱的渠道发表
一般还是中英的，这个具体你可以问问导师
当然可以了.不过最后要写明参考了那些网页之类的。.