關于等價原理的擴展
廣義相對論是現代物理學的基石之一。 廣義相對論有兩個基本假設。 第一個是廣義協變原理，也稱為廣義相對論原理。 第二個假設是本章討論的主要內容，即等效原理。
那么什么是等效原理呢？ 等效原理指出，慣性力場和引力場在局部是不可區分的。 也就是我們在日常生活中感受到的地球引力場的引力效應在一定意義上與物體發生相互作用。 加速運動時產生的慣性力是等效的。
當人站在地球表面時，會受到地球引力場的影響，產生一個指向地心的引力加速度，大小為9.8m/。 假設你正在太空中乘坐一艘宇宙飛船。 此時飛船以9.8m/的加速度向上加速。 那么你在飛船里就會感受到一股慣性力，其效果與在地球表面感受到的重力加速度是一樣的。 等價，因此假設在引力場中感受到的引力效應相當于物體加速時產生的慣性力。 這就是愛因斯坦等效原理的核心內容。
那么這個時候我們做一個更激進的假設。 航天器加速時產生的慣性力不僅相當于地球引力場中的引力效應，而且是完全等效的。 基于這個前提，我們做出一個猜想。
眾所周知，航天器上產生的“重力”是航天器相對于太空向上的加速度造成的。 所以假設重力和慣性力是完全相同的原理，我們可以大膽推測，當我們站在地球表面時，我們之所以感受到“慣性力”，也應該是由于我們相對于空間向上的加速度我們在地球表面。 我們相對于地球表面空間的加速度的大小是由重力加速度引起的。
這時候就會出現一個問題。 當我們在地球表面時，速度沒有變化，但怎么能說我們正在向太空加速呢？
這是因為我們相對于地球只是靜止的，運動是相對的。 既然我們在地球表面已經有了“慣性力”，那么我們一定是在向太空加速。 我們之所以感覺不到，是因為我們在宇宙飛船的密閉房間里，無法判斷自己是在宇宙飛船里，還是在地球表面，同樣的原因，是因為我們無法直接觀察到物體的運動。空間。
因此，我們可以大膽假設，地球周圍的空間不是靜止的。 由于空間受到地球質量的影響，所以向地球方向加速。 地球就像一個空間聚合器，不斷吞噬著宇宙空間中地球周圍的空間，導致地球周圍的空間場朝著地球的方向加速。 因此，當我們在地球表面時，空間場不斷加速經過我們并指向地球質心。 由于運動是相對的，因此相當于表面上的所有人和物體相對于空間向天空的一個方向加速。
這里我們需要將牛頓第二定律推廣到相對于空間場，牛頓第二定律指出，當物體不受外力影響時，其運動狀態不會改變。 由于我們站在表面上相對于空間場是在加速的，所以我們需要一個額外的力來為我們提供，這個力就是我們站在表面上時表面給予我們的支撐力。 這時，相對于空間場，地球表面的我們受到了地球表面給予的支撐力，所以我們相對于空間場的加速方向與支撐力相同。 因此，地球表面的所有物體都會感受到一種所謂的重力的“慣性力”。 當物體在地球上方自由落體運動的失重狀態時，由于沒有地球表面的支撐，在忽略空氣阻力的理想條件下，其相對于空間場的運動保持不變。 因此，當空間場相對于地球質心加速時，物體也隨著空間場向地球質心加速，這種現象稱為萬有引力效應。 由此我們不難得出結論，引力并不是真正的力，而是相對空間運動變化引起的觀測效應。
那么引力場產生的引力和慣性力是完全一樣的嗎？ 答案是否定的，盡管重力和慣性力的性質可以完全相同，但兩者都是由相對于空間場的變速運動引起的。 以地球為例，當地球表面感受到重力時，雖然空間相對于地面上的人或物體有加速牛頓第二定律的內容，但地球表面上的人和物體相對于空間場的運動狀態和速度卻沒有變化。不隨時間改變。 并且正在改變。 當乘坐飛船在宇宙中行駛時，當飛船加速并產生與地球相同的“重力”時，飛船以及飛船上的人和物體相對于空間場的速度隨時間而變化。 這是慣性力場和引力場最大的區別。
這時候我們來討論廣義相對論的另一個假設，那就是廣義協變原理。 在廣義相對論猜想中，相對運動的不同參考系之間的關系應該是相等的，即參考系之間的關系是相等的。 但如果此時加上空間場的概念，那就尤其是移動的空間場了。 那么相互移動的參考系之間的平等關系就不存在了。 當所有物體發生相對運動時，都需要以空間場作為相對運動的參考系。 參考系相對于空間的速度會影響參考系。 時間在系統中流逝的速度，以及參考系相對于空間運動速度的變化（加速度的大小），都與參考系中重力加速度的大小有關。 這可以從很多方面來推論。
首先，我們將討論雙胞胎悖論。 根據愛因斯坦提出的狹義相對論，時間的流速與物體的相對速度有關。 假設地球上有一對雙胞胎兄弟。 其中一人登上宇宙飛船進行接近光速的長途太空旅行，另一人則留在地球上。 結果，當旅行者回到地球時，他發現自己比留在地球上的兄弟更加成熟。 年輕的。 然而，由于參考系之間的平等關系，并且參考系之間的運動關系是相對的，如果以旅行者作為參考系，將會得到完全不同的結果。 因為從旅行者的角度來看，他在地球上的兄弟也在以接近光速相對于飛船運動，所以留在地球上的兄弟應該更年輕。 最終的答案是，無論使用誰作為參考系，飛船上的旅行者都必須更年輕，因為狹義相對論只適用于均勻參考系，飛船需要經歷加速和加速的過程。減速飛回地球進行比較。 因此它不適用于狹義相對論。
但如果加上空間運動場的概念，這個猜想就很容易解釋了，即所有參考系的運動一定是相對于其所在的空間場為標準參考系的，并且其速度相對于其所在空間場的運動一定是 ，影響時間流逝的速度。 如果相對于空間場的運動速度發生變化，必然存在“慣性力”或者引力場效應。
因此，當旅行者以接近光速的速度離開地球時，必須考慮到，接近光速的速度一定是相對于空間場，而不是相對于地球，然后速度和必須計算和比較地球上兄弟相對于空間場的運動狀態。 地球上的兄弟相對于空間場的運動速度比光速要低，所以時間過得更快。 飛船里的旅行者相對于空間場一直有著較高的速度，所以時間過得越來越快，越來越慢，所以旅行者返回地球時會變得更年輕。
現在，根據一些實際的實驗結果，美國科學家1971年進行的原子鐘飛行實驗證實，飛機繞赤道向東飛行的時間比地面慢約59納秒，而向西飛行的時間比地面慢59納秒左右。軌道飛行器比地面飛行器速度更快。 大約273納秒。 科學家由此進一步驗證了狹義相對論的時間流動問題。
不過，這個實驗結果驗證了一個結果，那就是參考系不均勻的問題。 根據查詢到的計算方法，很容易得出結論，科學家在計算速度與時間的關系時，使用的是標準參考系，即以地球質心作為計算相對運動速度的參考系。 如果使用不同的參考系，計算結果會有很大差異。 例如，如果使用地球表面的時鐘或飛機上的時鐘作為參考系統，那么實驗結果將變得混亂且不一致。 因此，驗證了參考系一定是不平等的。 所有參考系的相對運動速度必須有一個共同的參考系，這個參考系就是該參考系所在的空間場。
我們再舉一個由重力引起的時間膨脹現象的例子。 根據目前的GPS導航系統，已經證實，在地球海拔較高的地方，時間比在地面上過得更快。 這是因為地球周圍的空間正在加速向地球靠近。 因此，在地球引力場中，距離地表越近，相對于空間的運動越快，時間的流逝也越慢。 因此，不可能存在重力引起的時間膨脹效應。 GPS導航衛星軌道上時間之所以過得較快，只是由于速度引起的時間膨脹效應。 與地球表面相比，GPS衛星相對于空間場的運動速度較慢。
那么移動空間場到底是什么呢？ 我們的科學是否觀察到或提出了類似的物質？ 答案是肯定的，那就是暗能量。 首先我們來了解一下什么是暗能量。 暗能量是科學家提出的一種物質，用于解釋目前觀察到的宇宙膨脹。 目前還沒有被直接觀察到。 然而，科學家預測，暗能量不會吸收反射或輻射的光，而是使整個空間充滿具有強烈負壓的能量。 現在，暗能量的特性被代入了空間場。
引力的產生是因為宇宙中充滿了暗能量（空間場物質）。 暗能量具有負壓，有質量的物質會通過一定的規律消耗暗能量。 物質越多，消耗的暗能量就越多。 物質消耗的暗能量的多少與物質的量成正比。 當暗能量被物質消除后，就會形成暗能量低壓區域。 由于暗能量之間存在負壓，附近的暗能量會流向低壓區域，以補充損失的暗能量。 由于太空中恒星的球形結構，暗能量必須加速流向恒星。 這直接對應了開頭提到的物質吞噬空間場的概念。 因此，暗能量的負壓不僅是宇宙膨脹的動力來源，也是引力的來源。
如何理解宇宙相中引力越大，時間過得越慢的理論
在相對論效應中，除了速度越快，時間流逝越慢之外，還有一個非常重要的理論，那就是引力越大，時間流逝就越慢，這個理論就被應用了到我們的日常生活。 在生活中。
在我們日常生活中使用的GPS衛星定位系統中，加入了廣義相對論和狹義相對論的計算，對定位結果進行修正，從而能夠得到我們當前較為準確的定位范圍誤差。
要理解這里的關系，首先要粗略地了解GPS衛星定位系統的工作原理。 GPS導航系統的基本原理是測量已知位置的衛星與用戶接收機之間的距離，然后整合多顆衛星。 從衛星距離和時間數據可以得知接收器的具體位置。 但在實際計算中，必須考慮相對論的影響，這主要涉及到調整衛星的時間流逝速度。 根據相對論，速度越快，時間流逝的速度就越慢，重力越大，時間流逝的速度就越慢。 ，經科學家驗證。 相對論效應影響衛星時鐘誤差。 根據狹義相對論，速度越快，時間越慢，因此衛星時鐘會走得更慢； 根據廣義相對論，物質質量的存在會引起時空的彎曲。 質量越大、距離越近，彎曲就越嚴重。 時間會變慢。 衛星距離地球較遠，影響較小，所以時間會加快。 狹義相對論和廣義相對論的效應結合起來后，衛星時鐘每天運行速度將快約38微秒。 設計GPS衛星時就考慮到了這一點。 在GPS衛星發射之前，其時鐘頻率已降低了百億分之4.465，從10.23 MHz降至10.0 MHz。
那么如何理解廣義相對論中的說法，即引力會造成時空彎曲，且彎曲越嚴重，時間流逝越慢。 其實，時空曲率的概念比較抽象，這里的關系分析后仍然是狹義相對論中速度與時間的討論。
首先，我們必須解釋和推測引力如何彎曲時空。 首先，基于對等價原理的解釋，我們首先提出空間不是靜止的而是運動變化的假設。 在這個前提下，分析和解釋引力的產生就會容易得多。
重力是由于暗能量帶入整個虛空空間場中的負壓屬性而產生的。 空間場具有負壓屬性，而且空間場本身就是一種特殊的物質，是一種光介質。 在此前提下推導。 由于空間場具有負壓，微觀物質之間的運動會通過一定的規律吸收（或消除）空間場。 材料越多，吸收的空間就越多。 材料吸收（或消除）的空間量與材料本身的量成正比。 當空間被物質吸附（或消除）時，空間中就會形成低壓區。 由于太空存在負壓，附近的空間會流向恒星，以補充因吸附而損失的空間。 在此基礎上，進行下一步的推導。
以地球為例，地球質量引起的空間塌陷是由于地球質量被太空吸附（或消除）而引起的。 這會導致距離地球較近的空間流動速度更快。 以地球為中心的任何半徑R的空間都會導致空間流動得更快。 流過球體橫截面的空間量是相同的。 空間物質的流速與球體的面積成反比。 球體的表面積S與距離R的平方成正比。因此，地球周圍暗能量的流速與半徑R的平方成正比，成反比。 也就是說，圍繞地球形成一個向質心加速的空間場。 距離地球越近，空速變化率越大，加速度越大，重力也越大。 這包括如何理解萬有引力公式以及引力大小與距離的平方成反比的原因。
因此，空間場相對于地球的加速度就是該位置的引力加速度（勻速運動的空間場不會產生引力效應）。 造成空間扭曲，所以當人站在地球表面時，空間場實際上是在向地心加速。 當地球表面以地面為參考系時，可以看作地面向空間場加速。 人們感受到的重力是地面向天空加速的慣性力。 此時，在不考慮空氣阻力等因素影響的理想情況下，
任何自由落體物體相對于空間場的運動狀態是不變的。
引力的產生從根本上來說是由空間場的變化運動引起的。 只有空間場加速，才會造成空間扭曲。 單位時間內，空速變化越大，引力效應越明顯。 那么當物體加速時，空間場相對于物體也會加速。 那么等效原理就準備出現了。 物體加速時產生的慣性力與地球表面感受到的重力完全相同。 因此，引力并不存在。 它是由地球表面與空間場之間的相對加速度引起的效應。 這是由于空間中的運動無法直接觀測而選擇地球表面作為參考系，因此在選擇參考系時添加的計算修正。
假設太空領域中只有一顆與地球一模一樣的行星。 由于地球自身質量對空間的聚集和吸附作用，空間場將以越來越快的速度向地球質心移動。 這時，站在地球表面，與地球同步的衛星軌道相對于空間場不會以相同的速度運動。 物體相對于地球表面空間場的速度較快，因此減慢時間的效果更加明顯。 這就是為什么在地球表面觀測到的距離地球表面越近，時間流逝得越慢的原因。 它也是廣義相對論的引力論。 時間流逝的減慢與狹義相對論中的時間膨脹效應有關。
那么地表物體相對于空間場的運動速度與地球引力場外太空中靜止物體的運動速度是不同的。 由于物體只受到地球引力場的影響，如上所述，自由落體在理想狀態下，物質相對于空間的運動不會改變。 因此，在這種情況下，它是空間場相對于地球表面的運動速度，因為物體相對于空間場仍然是靜止的。 由于物體在不受外力作用時運動狀態保持不變，因此物體自由落體到達地球表面時的速度就是當時地球表面相對于空間場的速度。 因此，根據此時引力場勢能計算出的地球逃逸速度就是空間場的速度（理想條件下）
逃逸速度公式為v=。 逃逸速度是指物體從行星表面垂直向上彈出。 如果初速度小于行星的逃逸速度，物體只會上升一定的距離，然后行星引力引起的加速度最終會導致其下落。 如果初速度達到行星的逃逸速度，物體就會完全脫離行星的引力約束，飛出行星。 物體逃離地球引力所需的速度稱為逃逸速度。 天體表面物體擺脫天體引力飛入太空所需的最低速度。
因此，無論地球表面還是衛星軌道，都可以用位置的逃逸速度來代替高度位置相對于空間的運動速度。 已知地球的重量為5.965×102?kg，地球半徑為R，同步衛星軌道距地面約高。 GPS衛星軌道的高度為。 求同步衛星軌道、GPS衛星軌道和表面空間場的相對速度。 萬有引力常數G為6.67×（太空中只有地球且靜止的理想狀態）
得出表面逃逸速度約為11.2km/s。 同步衛星軌道的逃逸速度約為4.35km/s。 GPS軌道高度逃逸速度為5.5km/s
即在同步衛星軌道高度，其相對空間場的流動速度為4.35km/s，GPS衛星軌道的相對空間場速度為5.5km/s。 地球表面相對于空間場的速度為11.2km/s。 因此，根據狹義相對論中時間膨脹的描述，地球表面的時間流速較慢。 （僅考慮高度）這就是為什么廣義相對論引力在地球上被觀察為時間的函數。
同時，根據這種描述，重力的大小與時間膨脹的速率沒有直接關系。 本質上，仍然是速度帶來的時間膨脹效應。
此外，地球還會向太空發射電磁波。 在太空中觀測時之所以會出現引力紅移，正是由于實際以太空為標準參考系時，看似相對靜止的表面與太空之間存在相對速度差。
這里最重要的一點是，在宇宙階段，重力并不是真正的力。 因此，任何僅受重力作用的自由落體物體的運動狀態相對于空間場是不變的。 因此，與此同時，它的時間流逝速度并沒有改變。
然而，這樣的討論會產生一個問題。 雖然從廣義相位的延伸得出同樣的解釋，但在現實生活中，對時間流逝的同一個觀測會產生不同的結果，即關于橢圓軌道衛星的時間流逝。 速度變化問題。
我們天空中的衛星，甚至浩瀚星空中的天體，在圍繞較大恒星運行時，并不遵循完全圓形的軌道。 大多數天體都有橢圓軌道。 由于它們是橢圓形的，因此軌道必須有一個近點和一個遠點。 那么以地球衛星為例。 橢圓軌道上的衛星必須有近地點和相對遠地點。 在理想模型中，當衛星處于距離地球表面較近的近地點時，其運動速度較快。 此時引力勢能轉化為動能，而在遠地點則相反，其動能轉化為引力勢能（實際上，當以空間場為參考系時，不存在重力勢能）。
在廣義相對論和狹義相對論的描述中，研究這種現象時發現，當接近表面時，速度越快，因此狹義相對論的效果就很明顯，時間流逝的速度越慢，越接近表面，速度就越快。在地表牛頓第二定律的內容，受到的引力作用越強，所以廣義相對論描述時間仍然變慢，而在遠地點則相反。 因此，橢圓軌道上的衛星的近地點和遠地點之間的時間流逝速度是不同的。 距離表面越近，速度越快，重力也越強。 廣義相對論和狹義相對論的影響疊加，時間流逝得越慢。 由此可見，天體在橢圓軌道上運動的時間流逝速度是變化的。
這一點與重力是空間運動引起的現象這一事實有很大的矛盾。 在本討論中，任何僅受重力作用的自由落體物體的運動狀態相對于空間場保持不變，其時間流逝速度也保持不變。