等效原理

廣義相對論

廣義相對論 (General Relativity)
國立臺灣大學物理所博士生王建勛

愛因斯坦在提出狹義相對論之後,希望將他的相對論推廣到非慣性座標的情形,即加速度運動和重力。他觀察到,在重力場中自由落體的人,在落下時察覺不到其周遭有重力,而另一方面,想像有一個人在太空船內,無法觀看到外部的環境,此時若太空船有等加速度,那麼他將無法分辨是太空船有等加速度,或者他是處在重力場中靜止的太空船內。因此重力場和加速度系統是等價的。

等效原理

等效原理 (Equivalence principle)
國立臺灣大學物理系 劉彥甫 博士

等效原理(equivalence principle)尤其是強等效原理,在廣義相對論的引力理論中居於一個極重要的地位,它的重要性首先是被愛因斯坦分別在1911年的《關於引力對光傳播的影響》及1916年的《廣義相對論的基礎》中被提出來。

等效原理共有兩個不同程度的表述:弱等效原理及強等效原理。

對此原理,愛因斯坦曾如是說:「引力場中一切物體都具有同一的加速度,這條定律也可表述為慣性質量同引力質量相等,它當時就使我認識到它的全部重要性。我為它的存在感到極為驚奇,並且猜想其中必有一把可以更深入了解慣性和引力的鑰匙。」

等效原理的精神在於,我們無法區別一個重力場跟一個加速坐標系中的物理有什麼不同。比如說在一個重力加速度為g的重力場中,不管我們做什麼實驗,得到的結果都跟在一個加速度為g的加速坐標系中一樣,這就是等效原理。