广义相对论,又称广义相对论、爱因斯坦引力论,是阿尔伯特·爱因斯坦1915年发表的引力几何理论,是现代物理学中目前对引力的描述。广义相对论对狭义相对论进行了推广,并完善了牛顿万有引力定律,将引力统一描述为时空或四维时空的几何性质。特别是,时空的曲率与存在的任何物质和辐射的能量和动量直接相关。该关系由爱因斯坦场方程指定,这是一个二阶偏微分方程系统。
描述经典引力的牛顿万有引力定律可以看作是广义相对论对静止质量分布周围几乎平坦的时空几何的预测。然而,广义相对论的一些预测超出了牛顿经典物理学中的万有引力定律。这些预测涉及时间的流逝、空间的几何形状、自由落体中物体的运动和光的传播,包括引力时间膨胀、引力透镜、光的引力红移、夏皮罗时间延迟和奇点/黑色孔。到目前为止,所有广义相对论的检验都被证明与该理论一致。广义相对论的时间相关解使我们能够谈论宇宙的历史,并为宇宙学提供了现代框架,从而导致了大爆炸和宇宙微波背景辐射的发现。尽管引入了许多替代理论,但广义相对论仍然是与实验数据一致的最简单的理论。然而,广义相对论与量子物理学定律的协调仍然是一个问题,因为缺乏一个自洽的量子引力理论;以及如何将引力与强、弱和电磁三种非引力统一起来。
爱因斯坦的理论具有天体物理学的意义,包括预测空间中的黑洞区域,在该区域中,空间和时间被扭曲,以至于没有任何东西,甚至光,都无法从中逃脱。黑洞是大质量恒星的最终状态。微类星体和活动星系核被认为是恒星黑洞和超大质量黑洞。它还预测了引力透镜效应,其中光的弯曲导致相同遥远天文现象的多个图像。其他预测包括引力波的存在,这已由物理合作 LIGO 和其他天文台直接观测到。此外,广义相对论为膨胀宇宙的宇宙模型提供了基础。
广义相对论被广泛认为是一种非凡的美丽理论,它经常被描述为所有现有物理理论中最美丽的。
阿尔伯特·爱因斯坦(EYEN-styne;德语:[ˈalbɛʁt ˈʔaɪnʃtaɪn](听);1879 年 3 月 14 日 - 1955 年 4 月 18 日)是一位德国出生的理论物理学家,被广泛认为是有史以来最伟大的物理学家之一。爱因斯坦以发展相对论而闻名,但他也为量子力学理论的发展做出了重要贡献。相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱。他的质能等效公式E=mc2源自相对论,被称为“世界上最著名的方程”。他的作品也因其对科学哲学的影响而闻名。他因“对理论物理学的贡献,特别是发现了光电效应定律”而获得了 1921 年的诺贝尔物理学奖,这是发展量子理论的关键一步。他的智力成就和独创性使“爱因斯坦”成为“天才”的代名词。1905 年,有时被称为他的 annus mirabilis(“奇迹年”)的一年,爱因斯坦发表了四篇开创性的论文。这些概述了光电效应的理论,解释了布朗运动,引入了狭义相对论,并证明了质能等价性。爱因斯坦认为经典力学的定律与电磁场的定律已经无法调和,这促使他发展了他的狭义相对论。然后,他将该理论扩展到引力场;他在 1916 年发表了一篇关于广义相对论的论文,介绍了他的引力理论。 1917年,他应用广义相对论来模拟宇宙的结构。他继续处理统计力学和量子理论的问题,这导致了他对粒子理论和分子运动的解释。他还研究了光的热性质和辐射的量子理论,奠定了光的光子理论的基础。
然而,在他职业生涯后期的大部分时间里,他从事了两项最终没有成功的工作。首先,尽管他对量子力学做出了巨大贡献,但他反对它演变成的样子,反对自然“不掷骰子”。其次,他试图通过将他的引力几何理论推广到包括电磁学来设计一个统一的场论。结果,他越来越远离现代物理学的主流。
爱因斯坦出生于德意志帝国,但于 1895 年移居瑞士,次年放弃了德国公民身份(作为符腾堡王国的附属国)。 1897 年,17 岁的他就读于苏黎世的瑞士联邦理工学院数学和物理教学文凭课程,1900 年毕业。1901 年,他获得了瑞士国籍,并终生保留, 1903 年,他在位于伯尔尼的瑞士专利局获得了永久职位。 1905年获苏黎世大学博士学位。 1914年,爱因斯坦移居柏林,加入普鲁士科学院和柏林洪堡大学。 1917年,爱因斯坦成为威廉皇帝物理研究所所长;他也再次成为德国公民,这次是普鲁士人。
1933年,爱因斯坦访问美国时,阿道夫·希特勒在德国上台。 Einstein, of Jewish origin, objected to the policies of the newly elected Nazi government;他定居美国并于 1940 年成为美国公民。二战前夕,他签署了一封致富兰克林·D·罗斯福总统的信,提醒他注意德国潜在的核武器计划,并建议美国开始类似的研究。爱因斯坦支持盟军,但普遍谴责核武器的想法。