廣義相對性原理

愛因斯坦在深入分析引力質量同慣性質量等價的基礎上，提出引力場與加速度場局域等效的概念；將狹義相對論中慣性運動的相對性推廣到加速運動。

廣義相對性原理（廣義協變性原理）可簡述為：一切坐標系（包括非慣性系）都是平權的，即客觀的真實的物理規律，應該在任意坐標系下均有效。為此，物理規律在任意坐標變換下應是協變的，故廣義相對性原理也稱為廣義協變性原理。廣義協變性對物理定律的內容並沒有什麼限制，只是對定律的數學表述提出了要求。愛因斯坦後來也是這樣認為的：廣義協變性只有通過等效原理才能獲得物理內容。

等效原理是指在真實引力場中每一時空點，都存在一類局部慣性系，在其中除引力以外的自然定律和狹義相對論中的完全相同。

愛因斯坦提出廣義協變性原理作為廣義相對論的基本原理之一。

基本介紹

• 中文名：廣義相對性原理
• 提出者：愛因斯坦
• 學科：物理學
• 時間：1903

基本原理

物理定律在一切參考系中都具有相同的數學形式，這就是廣義相對性原理（廣義協變性原理）。廣義相對性原理是物理學最基本的原理之一，指出不存在“絕對參考系”，沒有一個參考系具有優越地位，所有的參考系都是等價（平權）的。在一個參考系中建立起來的物理定律，通過適當的坐標變換，可以適用於任何參考系。相對性原理最初是由伽利略提出，當時的適用範圍是經典力學。愛因斯坦將其推廣到非慣性參考系中，包含力學和電磁學的整個經典物理學範圍，後來更進一步將引力現象也包含進來。

狹義相對性原理雖然把伽利略相對性原理推廣到了整個物理領域，但並不能包括非慣性參考系。愛因斯坦把相對性原理推廣到一切參考系，指出物理定律在一切參考系中都具有相同的數學形式，即它們必須在任意坐標變換下是協變的，也稱為廣義協變性原理。

廣義相對性原理也可以表述為：

物理規律在不同的坐標系中的數學形式依照一定的規則（符合群的要求）都可以互相轉換。

相關原理

愛因斯坦建立廣義相對論的另一個重要思想是馬赫原理：認為時間和空間的幾何不能先驗地給定，而應當由物質及其運動所決定，這個思想直接導致用黎曼幾何來描述存在引力場的時間和空間，並成為寫下引力場方程的依據。

引力質量同慣性質量的等價，是愛因斯坦提出等效原理的實驗基礎，也是整個廣義相對論最重要的實驗依據。