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广义相对论对时间与空间的基本看法
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广义相对论对时间与空间的基本看法
（物理学上的时空与物质 41 ）
第五章 广义相对论关于时空的基本概念和基本规律
§5.1 广义相对论对时间与空间的基本看法
在第三章中我们已讲过狭义相对论对时间与空间的基本看法是：
（1’）， 时间和空间紧密结合在一起形成‘4维时-空’统一体，时间的流逝与空间位置有关；其4维时-空几何是闵可夫斯基几何（或伪欧几里德几何），
（ 2’’）(2'') 时空的‘弯曲’表现在4维时-空整体不是均匀，和不是各向同性的。
一般来说，由4维时-空分解出的3维空间也不是均匀和各向同性的，分解出的时间
也不是均匀流逝的。因之一般来说，在全空间不存在可以无限延长的直线。
（ 3’’）， 认为在全时-空中不存在惯性参照系,但在局部时-空（即一4维时-空点附
近的4维小范围内）存在局部惯性参照系；在全时-空，狭义相对论不成立，在局部
时-空，狭义相对论近似成立。标准钟和标准尺的量度，不仅与它们的运动情况有关，
而且与标准钟和标准尺所在处的引力场有关。
（ 4’’）， 假定光信号在空间局部（即一点附近的小范围内）的传播速度是有限
的常数C；并肯定信号的传播速度在空间局部存在一个最大值。
这四条广义相对论对时间与空间的基本看法是与（1’）- （4’）条狭义相对
论对时间与空间的基本看法相对比提出的。此外还可提出
（ 5’’），在狭义相对论中于任意惯性参照系内，度规张量恒可取为
（ 2’’
（ 2’’
基本看法（ 7’’）与（ 8’’）涉及到广义相对论关于物质的基本概念和
基本规律，本书将在第六章详细介绍。本书将根据上述（1’’）-（ 8’’）所述
的时空和物质特性来讲解广义相对论。大家知道，爱因斯坦是根据‘等效原理’和‘广义
相对性原理’来建立广义相对论的[5.1]。可是，自爱因斯坦建立广义相对论以来，有
不少研究引力理论的学者对‘等效原理’和‘广义相对性原理’提出过质疑；例如文献
[5.4]认为‘等效原理’ 在历史上确实启发过Einstein建立了广义相对论，但现在它对
广义相对论的理论体系已是不必要了，应该“以适当的荣誉去埋葬它”。又如
文献[5.3]认为“‘广义相对性原理’等名词是不合适的，它们不仅易引起误解，而且也反映了对
理论本身的不正确了解”。一些著名的引力理论学者所写的广义相对论著作，如文献[5.2]、
[5.3]、[5.4]等都不采用‘等效原理’和‘广义相对性原理’作为出发点。本书作者也认
为根据上述（1’’）-（ 8’’）所述的时空和物质特性来讲解广义相对论，可能会更全
面、更深入地理解广义相对论。
第五章参考文献
[5.1] 刘辽，赵峥。2004，“广义相对论（第二版）”，高等教育出版社，北京.
[5.2] Landau L. D. and Lifshitz E. M. ， 1975， “The Classical Theory of Fields”，
Translated by Hamermesh M.， Pergamon Press， Oxford.
[5.3] 福克.1965，“空间、时间和引力的理论”，周培源等译，科学出版社，北京.
[5.4] Synge J. L., 1960,“Relativity: The General Theory”.Amsterdam: North-Holland Publishing Company.
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