关于等价原理的扩展
广义相对论是现代物理学的基石之一。 广义相对论有两个基本假设。 第一个是广义协变原理，也称为广义相对论原理。 第二个假设是本章讨论的主要内容，即等效原理。
那么什么是等效原理呢？ 等效原理指出，惯性力场和引力场在局部是不可区分的。 也就是我们在日常生活中感受到的地球引力场的引力效应在一定意义上与物体发生相互作用。 加速运动时产生的惯性力是等效的。
当人站在地球表面时，会受到地球引力场的影响，产生一个指向地心的引力加速度，大小为9.8m/。 假设你正在太空中乘坐一艘宇宙飞船。 此时飞船以9.8m/的加速度向上加速。 那么你在飞船里就会感受到一股惯性力，其效果与在地球表面感受到的重力加速度是一样的。 等价，因此假设在引力场中感受到的引力效应相当于物体加速时产生的惯性力。 这就是爱因斯坦等效原理的核心内容。
那么这个时候我们做一个更激进的假设。 航天器加速时产生的惯性力不仅相当于地球引力场中的引力效应，而且是完全等效的。 基于这个前提，我们做出一个猜想。
众所周知，航天器上产生的“重力”是航天器相对于太空向上的加速度造成的。 所以假设重力和惯性力是完全相同的原理，我们可以大胆推测，当我们站在地球表面时，我们之所以感受到“惯性力”，也应该是由于我们相对于空间向上的加速度我们在地球表面。 我们相对于地球表面空间的加速度的大小是由重力加速度引起的。
这时候就会出现一个问题。 当我们在地球表面时，速度没有变化，但怎么能说我们正在向太空加速呢？
这是因为我们相对于地球只是静止的，运动是相对的。 既然我们在地球表面已经有了“惯性力”，那么我们一定是在向太空加速。 我们之所以感觉不到，是因为我们在宇宙飞船的密闭房间里，无法判断自己是在宇宙飞船里，还是在地球表面，同样的原因，是因为我们无法直接观察到物体的运动。空间。
因此，我们可以大胆假设，地球周围的空间不是静止的。 由于空间受到地球质量的影响，所以向地球方向加速。 地球就像一个空间聚合器，不断吞噬着宇宙空间中地球周围的空间，导致地球周围的空间场朝着地球的方向加速。 因此，当我们在地球表面时，空间场不断加速经过我们并指向地球质心。 由于运动是相对的，因此相当于表面上的所有人和物体相对于空间向天空的一个方向加速。
这里我们需要将牛顿第二定律推广到相对于空间场，牛顿第二定律指出，当物体不受外力影响时，其运动状态不会改变。 由于我们站在表面上相对于空间场是在加速的，所以我们需要一个额外的力来为我们提供，这个力就是我们站在表面上时表面给予我们的支撑力。 这时，相对于空间场，地球表面的我们受到了地球表面给予的支撑力，所以我们相对于空间场的加速方向与支撑力相同。 因此，地球表面的所有物体都会感受到一种所谓的重力的“惯性力”。 当物体在地球上方自由落体运动的失重状态时，由于没有地球表面的支撑，在忽略空气阻力的理想条件下，其相对于空间场的运动保持不变。 因此，当空间场相对于地球质心加速时，物体也随着空间场向地球质心加速，这种现象称为万有引力效应。 由此我们不难得出结论，引力并不是真正的力，而是相对空间运动变化引起的观测效应。
那么引力场产生的引力和惯性力是完全一样的吗？ 答案是否定的，尽管重力和惯性力的性质可以完全相同，但两者都是由相对于空间场的变速运动引起的。 以地球为例，当地球表面感受到重力时，虽然空间相对于地面上的人或物体有加速牛顿第二定律的内容，但地球表面上的人和物体相对于空间场的运动状态和速度却没有变化。不随时间改变。 并且正在改变。 当乘坐飞船在宇宙中行驶时，当飞船加速并产生与地球相同的“重力”时，飞船以及飞船上的人和物体相对于空间场的速度随时间而变化。 这是惯性力场和引力场最大的区别。
这时候我们来讨论广义相对论的另一个假设，那就是广义协变原理。 在广义相对论猜想中，相对运动的不同参考系之间的关系应该是相等的，即参考系之间的关系是相等的。 但如果此时加上空间场的概念，那就尤其是移动的空间场了。 那么相互移动的参考系之间的平等关系就不存在了。 当所有物体发生相对运动时，都需要以空间场作为相对运动的参考系。 参考系相对于空间的速度会影响参考系。 时间在系统中流逝的速度，以及参考系相对于空间运动速度的变化（加速度的大小），都与参考系中重力加速度的大小有关。 这可以从很多方面来推论。
首先，我们将讨论双胞胎悖论。 根据爱因斯坦提出的狭义相对论，时间的流速与物体的相对速度有关。 假设地球上有一对双胞胎兄弟。 其中一人登上宇宙飞船进行接近光速的长途太空旅行，另一人则留在地球上。 结果，当旅行者回到地球时，他发现自己比留在地球上的兄弟更加成熟。 年轻的。 然而，由于参考系之间的平等关系，并且参考系之间的运动关系是相对的，如果以旅行者作为参考系，将会得到完全不同的结果。 因为从旅行者的角度来看，他在地球上的兄弟也在以接近光速相对于飞船运动，所以留在地球上的兄弟应该更年轻。 最终的答案是，无论使用谁作为参考系，飞船上的旅行者都必须更年轻，因为狭义相对论只适用于均匀参考系，飞船需要经历加速和加速的过程。减速飞回地球进行比较。 因此它不适用于狭义相对论。
但如果加上空间运动场的概念，这个猜想就很容易解释了，即所有参考系的运动一定是相对于其所在的空间场为标准参考系的，并且其速度相对于其所在空间场的运动一定是 ，影响时间流逝的速度。 如果相对于空间场的运动速度发生变化，必然存在“惯性力”或者引力场效应。
因此，当旅行者以接近光速的速度离开地球时，必须考虑到，接近光速的速度一定是相对于空间场，而不是相对于地球，然后速度和必须计算和比较地球上兄弟相对于空间场的运动状态。 地球上的兄弟相对于空间场的运动速度比光速要低，所以时间过得更快。 飞船里的旅行者相对于空间场一直有着较高的速度，所以时间过得越来越快，越来越慢，所以旅行者返回地球时会变得更年轻。
现在，根据一些实际的实验结果，美国科学家1971年进行的原子钟飞行实验证实，飞机绕赤道向东飞行的时间比地面慢约59纳秒，而向西飞行的时间比地面慢59纳秒左右。轨道飞行器比地面飞行器速度更快。 大约273纳秒。 科学家由此进一步验证了狭义相对论的时间流动问题。
不过，这个实验结果验证了一个结果，那就是参考系不均匀的问题。 根据查询到的计算方法，很容易得出结论，科学家在计算速度与时间的关系时，使用的是标准参考系，即以地球质心作为计算相对运动速度的参考系。 如果使用不同的参考系，计算结果会有很大差异。 例如，如果使用地球表面的时钟或飞机上的时钟作为参考系统，那么实验结果将变得混乱且不一致。 因此，验证了参考系一定是不平等的。 所有参考系的相对运动速度必须有一个共同的参考系，这个参考系就是该参考系所在的空间场。
我们再举一个由重力引起的时间膨胀现象的例子。 根据目前的GPS导航系统，已经证实，在地球海拔较高的地方，时间比在地面上过得更快。 这是因为地球周围的空间正在加速向地球靠近。 因此，在地球引力场中，距离地表越近，相对于空间的运动越快，时间的流逝也越慢。 因此，不可能存在重力引起的时间膨胀效应。 GPS导航卫星轨道上时间之所以过得较快，只是由于速度引起的时间膨胀效应。 与地球表面相比，GPS卫星相对于空间场的运动速度较慢。
那么移动空间场到底是什么呢？ 我们的科学是否观察到或提出了类似的物质？ 答案是肯定的，那就是暗能量。 首先我们来了解一下什么是暗能量。 暗能量是科学家提出的一种物质，用于解释目前观察到的宇宙膨胀。 目前还没有被直接观察到。 然而，科学家预测，暗能量不会吸收反射或辐射的光，而是使整个空间充满具有强烈负压的能量。 现在，暗能量的特性被代入了空间场。
引力的产生是因为宇宙中充满了暗能量（空间场物质）。 暗能量具有负压，有质量的物质会通过一定的规律消耗暗能量。 物质越多，消耗的暗能量就越多。 物质消耗的暗能量的多少与物质的量成正比。 当暗能量被物质消除后，就会形成暗能量低压区域。 由于暗能量之间存在负压，附近的暗能量会流向低压区域，以补充损失的暗能量。 由于太空中恒星的球形结构，暗能量必须加速流向恒星。 这直接对应了开头提到的物质吞噬空间场的概念。 因此，暗能量的负压不仅是宇宙膨胀的动力来源，也是引力的来源。
如何理解宇宙相中引力越大，时间过得越慢的理论
在相对论效应中，除了速度越快，时间流逝越慢之外，还有一个非常重要的理论，那就是引力越大，时间流逝就越慢，这个理论就被应用了到我们的日常生活。 在生活中。
在我们日常生活中使用的GPS卫星定位系统中，加入了广义相对论和狭义相对论的计算，对定位结果进行修正，从而能够得到我们当前较为准确的定位范围误差。
要理解这里的关系，首先要粗略地了解GPS卫星定位系统的工作原理。 GPS导航系统的基本原理是测量已知位置的卫星与用户接收机之间的距离，然后整合多颗卫星。 从卫星距离和时间数据可以得知接收器的具体位置。 但在实际计算中，必须考虑相对论的影响，这主要涉及到调整卫星的时间流逝速度。 根据相对论，速度越快，时间流逝的速度就越慢，重力越大，时间流逝的速度就越慢。 ，经科学家验证。 相对论效应影响卫星时钟误差。 根据狭义相对论，速度越快，时间越慢，因此卫星时钟会走得更慢； 根据广义相对论，物质质量的存在会引起时空的弯曲。 质量越大、距离越近，弯曲就越严重。 时间会变慢。 卫星距离地球较远，影响较小，所以时间会加快。 狭义相对论和广义相对论的效应结合起来后，卫星时钟每天运行速度将快约38微秒。 设计GPS卫星时就考虑到了这一点。 在GPS卫星发射之前，其时钟频率已降低了百亿分之4.465，从10.23 MHz降至10.0 MHz。
那么如何理解广义相对论中的说法，即引力会造成时空弯曲，且弯曲越严重，时间流逝越慢。 其实，时空曲率的概念比较抽象，这里的关系分析后仍然是狭义相对论中速度与时间的讨论。
首先，我们必须解释和推测引力如何弯曲时空。 首先，基于对等价原理的解释，我们首先提出空间不是静止的而是运动变化的假设。 在这个前提下，分析和解释引力的产生就会容易得多。
重力是由于暗能量带入整个虚空空间场中的负压属性而产生的。 空间场具有负压属性，而且空间场本身就是一种特殊的物质，是一种光介质。 在此前提下推导。 由于空间场具有负压，微观物质之间的运动会通过一定的规律吸收（或消除）空间场。 材料越多，吸收的空间就越多。 材料吸收（或消除）的空间量与材料本身的量成正比。 当空间被物质吸附（或消除）时，空间中就会形成低压区。 由于太空存在负压，附近的空间会流向恒星，以补充因吸附而损失的空间。 在此基础上，进行下一步的推导。
以地球为例，地球质量引起的空间塌陷是由于地球质量被太空吸附（或消除）而引起的。 这会导致距离地球较近的空间流动速度更快。 以地球为中心的任何半径R的空间都会导致空间流动得更快。 流过球体横截面的空间量是相同的。 空间物质的流速与球体的面积成反比。 球体的表面积S与距离R的平方成正比。因此，地球周围暗能量的流速与半径R的平方成正比，成反比。 也就是说，围绕地球形成一个向质心加速的空间场。 距离地球越近，空速变化率越大，加速度越大，重力也越大。 这包括如何理解万有引力公式以及引力大小与距离的平方成反比的原因。
因此，空间场相对于地球的加速度就是该位置的引力加速度（匀速运动的空间场不会产生引力效应）。 造成空间扭曲，所以当人站在地球表面时，空间场实际上是在向地心加速。 当地球表面以地面为参考系时，可以看作地面向空间场加速。 人们感受到的重力是地面向天空加速的惯性力。 此时，在不考虑空气阻力等因素影响的理想情况下，
任何自由落体物体相对于空间场的运动状态是不变的。
引力的产生从根本上来说是由空间场的变化运动引起的。 只有空间场加速，才会造成空间扭曲。 单位时间内，空速变化越大，引力效应越明显。 那么当物体加速时，空间场相对于物体也会加速。 那么等效原理就准备出现了。 物体加速时产生的惯性力与地球表面感受到的重力完全相同。 因此，引力并不存在。 它是由地球表面与空间场之间的相对加速度引起的效应。 这是由于空间中的运动无法直接观测而选择地球表面作为参考系，因此在选择参考系时添加的计算修正。
假设太空领域中只有一颗与地球一模一样的行星。 由于地球自身质量对空间的聚集和吸附作用，空间场将以越来越快的速度向地球质心移动。 这时，站在地球表面，与地球同步的卫星轨道相对于空间场不会以相同的速度运动。 物体相对于地球表面空间场的速度较快，因此减慢时间的效果更加明显。 这就是为什么在地球表面观测到的距离地球表面越近，时间流逝得越慢的原因。 它也是广义相对论的引力论。 时间流逝的减慢与狭义相对论中的时间膨胀效应有关。
那么地表物体相对于空间场的运动速度与地球引力场外太空中静止物体的运动速度是不同的。 由于物体只受到地球引力场的影响，如上所述，自由落体在理想状态下，物质相对于空间的运动不会改变。 因此，在这种情况下，它是空间场相对于地球表面的运动速度，因为物体相对于空间场仍然是静止的。 由于物体在不受外力作用时运动状态保持不变，因此物体自由落体到达地球表面时的速度就是当时地球表面相对于空间场的速度。 因此，根据此时引力场势能计算出的地球逃逸速度就是空间场的速度（理想条件下）
逃逸速度公式为v=。 逃逸速度是指物体从行星表面垂直向上弹出。 如果初速度小于行星的逃逸速度，物体只会上升一定的距离，然后行星引力引起的加速度最终会导致其下落。 如果初速度达到行星的逃逸速度，物体就会完全脱离行星的引力约束，飞出行星。 物体逃离地球引力所需的速度称为逃逸速度。 天体表面物体摆脱天体引力飞入太空所需的最低速度。
因此，无论地球表面还是卫星轨道，都可以用位置的逃逸速度来代替高度位置相对于空间的运动速度。 已知地球的重量为5.965×10²⁴kg，地球半径为R，同步卫星轨道距地面约高。 GPS卫星轨道的高度为。 求同步卫星轨道、GPS卫星轨道和表面空间场的相对速度。 万有引力常数G为6.67×（太空中只有地球且静止的理想状态）
得出表面逃逸速度约为11.2km/s。 同步卫星轨道的逃逸速度约为4.35km/s。 GPS轨道高度逃逸速度为5.5km/s
即在同步卫星轨道高度，其相对空间场的流动速度为4.35km/s，GPS卫星轨道的相对空间场速度为5.5km/s。 地球表面相对于空间场的速度为11.2km/s。 因此，根据狭义相对论中时间膨胀的描述，地球表面的时间流速较慢。 （仅考虑高度）这就是为什么广义相对论引力在地球上被观察为时间的函数。
同时，根据这种描述，重力的大小与时间膨胀的速率没有直接关系。 本质上，仍然是速度带来的时间膨胀效应。
此外，地球还会向太空发射电磁波。 在太空中观测时之所以会出现引力红移，正是由于实际以太空为标准参考系时，看似相对静止的表面与太空之间存在相对速度差。
这里最重要的一点是，在宇宙阶段，重力并不是真正的力。 因此，任何仅受重力作用的自由落体物体的运动状态相对于空间场是不变的。 因此，与此同时，它的时间流逝速度并没有改变。
然而，这样的讨论会产生一个问题。 虽然从广义相位的延伸得出同样的解释，但在现实生活中，对时间流逝的同一个观测会产生不同的结果，即关于椭圆轨道卫星的时间流逝。 速度变化问题。
我们天空中的卫星，甚至浩瀚星空中的天体，在围绕较大恒星运行时，并不遵循完全圆形的轨道。 大多数天体都有椭圆轨道。 由于它们是椭圆形的，因此轨道必须有一个近点和一个远点。 那么以地球卫星为例。 椭圆轨道上的卫星必须有近地点和相对远地点。 在理想模型中，当卫星处于距离地球表面较近的近地点时，其运动速度较快。 此时引力势能转化为动能，而在远地点则相反，其动能转化为引力势能（实际上，当以空间场为参考系时，不存在重力势能）。
在广义相对论和狭义相对论的描述中，研究这种现象时发现，当接近表面时，速度越快，因此狭义相对论的效果就很明显，时间流逝的速度越慢，越接近表面，速度就越快。在地表牛顿第二定律的内容，受到的引力作用越强，所以广义相对论描述时间仍然变慢，而在远地点则相反。 因此，椭圆轨道上的卫星的近地点和远地点之间的时间流逝速度是不同的。 距离表面越近，速度越快，重力也越强。 广义相对论和狭义相对论的影响叠加，时间流逝得越慢。 由此可见，天体在椭圆轨道上运动的时间流逝速度是变化的。
这一点与重力是空间运动引起的现象这一事实有很大的矛盾。 在本讨论中，任何仅受重力作用的自由落体物体的运动状态相对于空间场保持不变，其时间流逝速度也保持不变。