学习广义相对论宇宙论的心得体会

人类何以拨动宇宙的琴弦——爱因斯坦广义相对论绽放百年有感当代欧美思想史大家斯特龙伯格教授热情洋溢地写到“20世纪初，乔伊斯的杰作《芬尼根守灵夜》，就文字运用的精彩绝伦而言举世无双，与爱因斯坦物理学恰成双峰对峙，都难以逾越。

”1915年11月25日绽露的“引力场方程”（通称广义相对论），实为爱因斯坦奠基的现代物理学宫殿中最璀璨的明珠。

她的横空出世，把欧洲科技界，特别是天文物理数学领域自哥白尼时代激发出来的探索宇宙奥秘之热情引入到一个波澜壮阔、高潮迭起的新纪元。

正如探源博大精深中国哲学，如果不洞悉《周易》;寻找宇宙运行规律，如不明察爱因斯坦广义相对论引力理论，同样不可思议。

1905年，26岁的爱因斯坦以专利局最普通职员的身份，创立了光量子假说，解决了牛顿以来经典物理学无法解释的光电效应，（因此获得了1921年诺贝尔物理学奖）；同年5月他发表论文《论动体的电动力学》，独立完整地提出狭义相对性原理，物理学史称1905年为“爱因斯坦年”。

此后，爱因斯坦倾注10年心血，孕育、催生了广义相对论理论，将其研究推向了难以超越的巅峰。

爱因斯坦还第一个肯定光的波粒二象性，奠基量子力学诸多重大科学发现。

爱因斯坦不仅是继伽利略、牛顿以来最伟大的物理学家，还是著名的国际反法西斯战士，也是人类核安全的积极推进者。

爱因斯坦是《时代周刊》1999年评选的“世纪伟人”之一。

20世纪20年代末，英国天文学家爱丁顿的实验成果（在太阳外缘发现了恒星位移大小在0.9秒到1.8秒间，这与爱因斯坦广义相对论理论的预言完全相符）鼓舞玻尔、玻恩、泡利、德布罗意、海森伯、薛定尔、狄拉克等一大批顶级科学家，众人拾柴点燃了量子力学之火，迎来了物理学的“黄金年代”：爱因斯坦殚智竭虑，志在建立描述引力和电磁力的统一场论；量子力学的日臻完善在已发现的引力、电磁力、强力（原子之间的作用力）、弱力（质子电子之间的作用力）四中力中，提出了将电磁力和弱力统一的标准模型。

广义相对论读后感我们都熟知广义相对论是爱因斯坦写的，里面的内容是时空观念，引力场方程，宇宙理论，引力波，黑洞，光速等等。

我认为如果狭义相对论与广义相对论结合的话，就可以推导出几何的时空观念。

比如，劳伦滋变换，如果把广义相对论中的抽象的时空观用比较现实的几何意义推导，那可以使人们真正的了解时空的意义。

霍金对广义相对论也颇有研究。

它创立了霍金辐射，但他只是对黑洞的贡献，而广义相对论从多个方面来解释黑洞，而且术语非常强硬，与霍金辐射相比，后者更为用于计算。

相对论的引力场方程，是爱因斯坦从牛顿的理解方式扩充到宇宙的方面，但宇宙不可能说是一成不变的，所以广义相对论中的引力场和牛顿的思路有很大的出处。

引力波到现在已经有人证实了，但本人觉得引力波与光波有相似的地方。

从文字上来讲，“波”都是一种离散的方式，所以光波和引力波前提下都有“波”这个概念。

今年，科学家首次发现真正的黑洞，而且观察的很仔细。

从表面上看，黑洞是黑色的，但其实黑洞内部有可能是亮的，而且可以通过黑洞到达一个无人知晓的空间，比如另一个宇宙，而且黑洞无毛也被证实。

所以本人认为黑洞是最光滑的一个格局层面。

也是导致引力无穷大的一方面。

假设，一束光从黑洞的表面穿过，那这束光将不会被吸入黑洞内部。

所以，任何事物讲究的是两面性，包括黑洞，从而言之，任何在宇宙中的物体，都逃脱不了人们的思想观念，就算是早期的宇宙，人们也能从物质的客观方面反应那些无中生有的东西。

广义相对论给人们很好的启迪，但爱因斯坦没有对整个人文思想的研究，最后还是相信上帝的存在。

广义相对论是不可以被轻易推翻的，但本人认为，狭义相对论如果在几何方面做了手脚的话，是可以给狭义相对论多出些什么的。

如果是夸克的存在，那必然有与夸克相对的反夸克，而且夸克无法用现代的技术精确的测量到的，所以就算是夸克也无法是被证实的。

回到过去，是不可能的，本人认为，因为没有从走完的一条路然后再精确无误的回到原点。

一个偏差就能使你在的时空不可逆的。

《广义相对论与宇宙学》感悟理论物理郑军辉16212287老师，我是理论物理系的郑军辉，导师是王志老师，现在研究方向主要是拓扑超导体那一块内容，最近以majorana费米子为主。

还是比较喜欢您这种录视频的，毕竟有时候上两节课，公式一多，还是会走神。

不过也得亏课程主要还是在下午三四节课，午睡过后还能稍微清醒一点。

广义相对论基础的话，基本就没有了。

现在主要在跟着导师做的是拓扑理论那一块问题，主要还是学习一些广相基础。

其实还是来混个学分。

平时看看老师的视频，蹭蹭室友买的老师推荐的俞允强写的《广义相对论引论》，另外那本英语书就放弃了。

在这里就主要讲一下广义相对论的发展史：从初中就开始接触着的牛顿力学，贯穿高中三年，当初刷题刷到想吐的牛顿三大定律。

其伽利略变化在低速情况下的适用性其实在小学时候就已经开始提及：典型的追及问题。

但对于高速运动而言，伽利略变化变得不再适用。

例如迈克尔逊—莫雷实验，为了测量地球相对于“以太”的运动速度而设计出来的一个实验，却得出了一个与“以太”概念完全相反的结论，即光速并没有改变。

我们利用伽利略变化来做计算时候会发现，时间差应该是，而实验测量出得时间差却为零。

而洛伦兹从这个现象引出了其洛伦兹变换，以及著名的尺缩、钟满现象。

再加上在本科时候就有过的一系列讨论：双生子悖论。

大一还是大二时候，应该是王彪老师的力学课上吧，有一章好像就是讲狭义相对论的，讲解时候就这三大现象有点晕乎乎的。

特别是双胞胎悖论，我记得当时老师的解释是：哥哥乘坐宇航器进入到高速阶段，他的时间相对于弟弟而言是变慢了，比如时间比变为1：10，那弟弟的十年后，哥哥到底是几岁？争论了好久，但老师的解释是，两个人既然已经不在同一时空限定内了，你怎么去比较具体的年龄？想比较就需要放在同片时空下，也就是让哥哥慢下来。

然而哥哥在加速和减速阶段，都需要消耗大量的时间和能量，如果彻底回到同一片时空，两人真实的相对年龄其实应该是不变的。

（有点忘记具体说法了。

应用于宇宙学的广义相对论广义相对论是由爱因斯坦于1915年提出的一种描述引力的理论。

与牛顿的经典力学不同，广义相对论将重力视为时空的弯曲效应，被广泛运用于宇宙学的研究中。

本文将探讨广义相对论在宇宙学中的应用，并讨论其对我们对宇宙本质的理解所带来的深远影响。

一、宇宙膨胀与宇宙学原理1. 引力与时空弯曲在广义相对论中，引力被解释为时空的弯曲效应。

质量和能量会使时空弯曲，沿着曲度较大的路径运动，形成物体间看似有吸引力的效应。

这一理论为解释天体间的引力现象提供了全新的视角。

2. 弗里德曼方程与宇宙膨胀弗里德曼方程是描述宇宙膨胀的基本方程，其中包含了宇宙学原理的两个重要假设：均匀性和各向同性。

根据弗里德曼方程的解，我们得知宇宙正在以均匀且加速的速度膨胀。

这一发现得到了后续的观测证实，为现代宇宙学奠定了基础。

二、广义相对论与黑洞理论1. 弯曲时空与黑洞形成根据广义相对论，当大质量恒星耗尽核燃料并坍缩时，会产生强大的引力场，导致周围时空的弯曲程度极大。

这种情况下，形成了黑洞。

黑洞的存在与广义相对论的预言一致，进一步证实了该理论的有效性。

2. 黑洞与宇宙演化黑洞不仅仅是引力坍缩的终极状态，它们在宇宙演化过程中扮演着重要的角色。

它们不断吸收周围物质并释放出能量，影响着宇宙的结构与演化。

我们通过对黑洞的观测，可以更好地理解宇宙的形成与发展。

三、宇宙大尺度结构的形成1. 原初涡旋与宇宙微波背景辐射根据广义相对论，早期宇宙经历了一个“热大爆炸”的阶段，此后开始膨胀。

在膨胀的过程中，微小的密度波动开始形成，并逐渐演化为宇宙大尺度结构。

这一理论与宇宙微波背景辐射的检测结果完美吻合，进一步证实了广义相对论的可靠性。

2. 暗物质与宇宙膨胀的加速根据广义相对论和宇宙学原理，宇宙的膨胀速度应该会因引力作用而减慢。

然而，通过观测，我们发现宇宙的膨胀速度实际上是在加速。

为解释这一现象，科学家提出了“暗能量”和“暗物质”的概念，它们在宇宙学中扮演着重要的角色。

《广义相对论与宇宙学》学习心得粒子物理与原子核物理廖芳捷16212293 导师：叶贤基开学初，刚刚听闻有开广义相对论与宇宙学这门课程的时候，担心自己可能接受不过来，所以没选这门课。

后来听上过第一次过课的同学说，张宏浩老师讲课的风格方式，一下子就喜欢的不得了。

不仅讲课的内容环环相扣，思路清晰，还将上课视频和课件变成网络资源，方便学生多次听课，有不懂的地方，还能再回顾一下上课时用的课件和视频。

第二周始，我去上这门课，还记得当时张宏浩老师的那堂课是简单的介绍了广义相对论所涉及的内容并引出张量密度的概念，可能在之前的狭义相对论中已有接触过这些概念，总体的情况就是一堂课下来感觉非常的轻松，课件上的内容简单明了，上课内容也被老师诠释的通俗易懂，没有过多难以理解的，冗长的概念，非常容易接受的来。

加之，老师会在适当的地方举些例子，比如，为了能更好的理解张量的阶与权的问题，老师用（0,2）阶张量这个例子，将概念具体扩展到实例中，恰到好处，有助于我们对其概念的吸收。

在讲测地线方程这节课的时候，老师的授课方式也是如此，抛出两三个相关的题目，然后一一推导求解，思路清晰，易理解和接受。

用做题的方式去加深概念的理解，无疑是一个非常好的方式，课后，我对老师上课所讲的题目再进行回顾，就能很快的完成老师留的作业，而在做作业的时候，我也像老师上课时那样一一推导求证，能清楚的知道每一步是怎么来的，最后得出正确答案，可能是因为觉得自己真正的学到了东西，心里自然而然的就会很开心。

广义相对论的一次课上张宏浩老师讲到暗物质提起了我的兴趣，一直很好奇暗物质是何许物也。

我们是根据大型星系团中的星系运动速度远比牛顿重力预期的运动要快及其他一些证据，推测出暗物质的存在，那它到底是以什么样的形式以及运动形式存在这些星系团之中，是与可见物质一样还是独立于可见物质的存在形式的另一种方式，而宇宙的结构形成到底是什么样的，虽然宇宙在极大尺度上表现为均匀和各向同性，但如果我们不了解暗物质的性质，就不能说我们已经了解宇宙。

广义相对论对宇宙的影响广义相对论是爱因斯坦的贡献之一，它完美地解释了引力的起源和本质。

通过广义相对论，我们可以更好地理解宇宙演化的历史和未来。

本文将详细探讨广义相对论对宇宙的影响。

引力波的探测广义相对论基于引力场的概念，将引力看作是四维时空的弯曲。

由于引力场可以产生扰动，自然而然地引力波就产生了。

引力波是由引力场振荡产生的扰动，类似于电磁波。

引力波的产生需要非常巨大的引力源，如恒星的碰撞、黑洞的合并等。

在广义相对论的框架下，引力波的存在可以得到预测。

引力波的探测是广义相对论有力的验证和应用。

引力波是微弱但高频的信号，需要极其敏感的仪器才能够探测到。

通过检测引力波，我们可以更好地了解宇宙中的黑洞、中子星等极端天体，也可以检验广义相对论的正确性。

不久前，LIGO科学合作组织成功地检测到了由两个黑洞合并产生的引力波，为广义相对论的正确性提供了有力的证据。

宇宙大爆炸理论宇宙大爆炸理论是目前最主流的宇宙演化模型。

按照该理论，宇宙起源于一个极端热、高密度的初始状态，随后经历了爆炸膨胀、中性氢原子形成、星系的形成等历程。

广义相对论的解释为宇宙大爆炸理论提供了坚实的基础。

广义相对论预测，空间和时间是密不可分的整体，任何引力源都会使时空发生弯曲。

宇宙中的物质和能量也会影响空间和时间的弯曲，从而影响宇宙的演化。

在宇宙大爆炸开始后，空间和时间随着宇宙的膨胀而发生变化，星系、星云等的形成都受到了广义相对论的影响。

暗物质和暗能量宇宙中的物质只占据宇宙能量的一小部分，而暗物质和暗能量则占据了大部分。

暗物质指的是不与电磁波发生相互作用的物质，目前对其实质一无所知。

而暗能量则是导致宇宙加速膨胀的神秘能量。

暗物质和暗能量对宇宙的演化产生了重要的影响，但我们对这两种物质和能量的了解还很有限。

广义相对论对引力的解释为我们更好地了解这些未知的物质和能量提供了有力的工具。

最后，我们需要提醒的是，广义相对论只是我们对宇宙和引力的一个近似模型。

第1篇一、引言爱因斯坦，一个享誉世界的科学家，他的理论改变了对宇宙的认知，对人类的发展产生了深远的影响。

自从20世纪初，爱因斯坦提出相对论以来，这一理论就成为了物理学界的焦点。

作为一位热爱科学的人，我对爱因斯坦的理论有着深刻的感悟。

本文将从以下几个方面谈谈我对爱因斯坦理论的感悟心得体会。

二、爱因斯坦理论的精髓1. 相对论相对论是爱因斯坦最为著名的理论，它颠覆了牛顿力学的绝对时空观，提出了相对时空观。

在相对论中，时间和空间不再是独立存在的，而是相互依存、相互影响的。

这一理论揭示了宇宙的本质，使人们对宇宙有了全新的认识。

2. 光速不变原理光速不变原理是相对论的基础。

它指出，在任何惯性参考系中，光在真空中的速度都是恒定的，不随光源和观察者的运动状态而改变。

这一原理打破了牛顿力学中速度叠加的规则，为相对论提供了坚实的基础。

3. 质能方程质能方程是爱因斯坦提出的又一重要理论。

它揭示了质量和能量之间的等价关系，即E=mc²。

这一方程揭示了宇宙中能量和物质的奥秘，为核能的利用奠定了理论基础。

三、爱因斯坦理论的启示1. 思维方式的转变爱因斯坦的理论启示我们，要勇于突破传统的思维方式，敢于面对未知的世界。

在相对论中，爱因斯坦打破了牛顿力学的束缚，提出了全新的时空观。

这要求我们在面对问题时，要敢于挑战权威，勇于创新。

2. 科学精神的追求爱因斯坦的理论体现了科学精神。

他坚信科学的力量，敢于提出新观点，勇于探索未知领域。

这种精神值得我们学习，无论是在科学研究还是生活中，都要秉持科学的态度，追求真理。

3. 人类对宇宙的认识爱因斯坦的理论使我们更加深入地认识到宇宙的奥秘。

相对论揭示了宇宙的相对性，使我们对宇宙有了全新的认识。

这启示我们，要不断拓展自己的视野，勇于探索未知的世界。

四、个人感悟1. 爱因斯坦的理论让我明白了科学的魅力。

它不仅揭示了宇宙的奥秘，还启发了我们的思维方式。

在学习过程中，我感受到了科学的严谨和美妙。

学习广义相对论心得体会著名美国物理学家奥本海默(J. Robert Oppenheimer, 1904-1967)。

在为纪念爱因斯坦逝世十周年而撰写，后被收录于爱因斯坦诞辰100。

周年纪念文集《爱因斯坦——。

世纪文集》(Einstein: A Centenary V olume)。

的题为“。

论爱因斯坦”(On Albert Einstein)。

的文章中，就写过一段与英菲尔德的回忆有异曲同工之意的文字：量子的发现必定会以这种或那种的方式出现……。

对没有任何信号能运动得比光更快的含义的深刻理解也必定会出现……。

直到今天仍未被实验很好证实的广义相对论则除他以外，在很长很长时间内都不会有人能提出，１９５５年，物理学家玻恩在一次报告中评价道：“对于广义相对论的提出，我过去和现在都认为是人类认识大自然的最伟大的成果，它把哲学的深奥、物理学的直观和数学的技艺令人惊叹地结合在一起，”１８９７年发现电子的英国物理学家汤姆逊说：广义相对论是人类思想史上最伟大的成就之一，创立相对论量子力学的英国物理学家狄拉克说：“广义相对论也许是人类曾经作出过的最伟大的科学发现。

”广义相对论对时－空连续区作了更深入的分析，理论的有效性不再限于惯性坐标系，分析了引力问题，并且建立了引力场新的结构定律，它迫使我们去分析几何学对描写客观世界的作用，它把引力质量和惯性质量的相等看成是必不可少的，而不像在经典力学中那样把它看成是无关紧要的，广义相对论的实验结果只与经典力学的略有不同，凡是能够进行比较的地方，它都经得起实验的考验，而这个理论的好处在于它内在的一致性和基本假设的简单性，在广义相对论中指出，如果考虑到物体的万有引力，一个惯性参照系只能适用于一个非常局部的范围，不可能适用于大的范围，或全宇宙，如果对于描写一个局部范围中的物体来说，某一参照系是惯性的那么对其他范围中的物体运动而言，它一般就不再是惯性的，为了描写在一个大范围中的运动，对不同局部范围要用不同的惯性参照系，物体之间的引力的作用，就在于决定各个局部惯性系之间的联系，用几何的语言来说，各个不同的局部范围的惯性参照系之间的关系，可以通过space-time曲率来规定，引力的作用就在于使空时变成弯曲的，而不再是经典力学中的无限延伸的欧几里得几何的绝对空间，也不再是经典力学中的无限延伸的闵可夫斯基空间，总之，在广义相对论中，space-time的性质不是与物体运动无关的，一方面，物体运动的性质要决定于用怎样的空间时间参照系来描写它另一方面space-time的性质也决定于物体及其运动本身。

在这次关于相对论的讲座中，我受益匪浅，不仅对这一物理学领域的重大突破有了更深入的了解，而且对科学探索的精神和思维方式也有了新的认识。

以下是我对这次讲座的一些心得体会。

一、相对论的基本概念首先，讲座让我对相对论的基本概念有了清晰的认识。

相对论分为狭义相对论和广义相对论。

狭义相对论主要研究在没有重力作用或重力可以忽略的情况下，物体运动规律和时空关系。

广义相对论则将引力视为时空弯曲的结果，将引力与物体运动、时空结构联系起来。

二、相对论的实验验证在讲座中，我了解到相对论经过了多次实验验证。

爱因斯坦提出的相对论预言了许多实验现象，如时间膨胀、长度收缩、引力红移等。

这些预言在实验中得到证实，使相对论成为物理学史上最具影响力的理论之一。

三、相对论对科学发展的贡献相对论对科学发展产生了深远的影响。

首先，它改变了人们对时空的认识，使人们认识到时空是相对的，而不是绝对的。

其次，相对论为量子力学的发展提供了理论基础。

最后，相对论推动了宇宙学、粒子物理学等领域的研究。

四、相对论对日常生活的影响相对论虽然属于理论物理学领域，但它在日常生活中也有实际应用。

例如，全球定位系统（GPS）的运行就依赖于相对论的原理。

如果没有相对论，GPS定位的误差将会很大。

五、相对论对思维方式的影响相对论不仅改变了我们对物理世界的认识，还对我们思维方式产生了影响。

相对论要求我们以动态、相对的观点看待问题，而不是以静态、绝对的观点。

这种思维方式有助于我们更好地认识世界，提高我们的创新能力。

六、科学探索的精神在讲座中，我深感相对论的诞生离不开科学家们不懈的探索精神。

爱因斯坦在研究相对论的过程中，克服了重重困难，最终取得了成功。

这种精神值得我们学习和传承。

七、对未来科学的展望随着科学技术的不断发展，相对论在未来可能会面临新的挑战。

例如，量子引力理论的研究可能会对相对论产生冲击。

但无论如何，相对论作为物理学史上的一次伟大革命，其地位和贡献将永远被铭记。

理论力学中的广义相对论宇宙论是什么在探索宇宙的奥秘过程中，理论力学中的广义相对论宇宙论无疑是一座巍峨的科学高峰。

它为我们理解宇宙的本质、结构和演化提供了深刻而独特的视角。

要明白广义相对论宇宙论，首先得从爱因斯坦的广义相对论说起。

广义相对论是一种关于引力的理论，它彻底改变了我们对引力的认识。

传统的牛顿引力理论认为，引力是物体之间的一种吸引力，其大小与物体的质量成正比，与距离的平方成反比。

但广义相对论则指出，引力并不是一种真正的“力”，而是时空弯曲的表现。

想象一下，一个重球放在一张弹性的网上，网就会凹陷下去。

其他的小球在这个凹陷的网上运动，其轨迹就会受到影响。

同样的道理，质量巨大的天体就像这个重球，会使周围的时空发生弯曲，而其他物体在这个弯曲的时空中运动，就会表现出引力的效果。

那么广义相对论宇宙论又是怎么回事呢？简单来说，它就是将广义相对论应用到整个宇宙的研究中。

在广义相对论宇宙论中，有一个关键的概念——宇宙学原理。

这个原理认为，在大尺度上，宇宙是均匀且各向同性的。

也就是说，无论我们从哪个方向、哪个位置观察宇宙，它看起来都是差不多的。

基于这个原理，再结合广义相对论的方程，我们就能够描述宇宙的演化。

宇宙的演化是一个极其复杂的过程。

根据广义相对论宇宙论，宇宙可能有不同的命运。

如果宇宙中的物质密度足够大，引力会最终导致宇宙的收缩，这被称为“闭合宇宙”；而如果物质密度较小，宇宙则会永远膨胀下去，这就是“开放宇宙”；还有一种情况，物质密度恰好处于某个临界值，宇宙会在膨胀到一定程度后停止，但也不会收缩，这被称为“平坦宇宙”。

那么，我们怎么知道宇宙到底是哪种情况呢？这就需要通过观测和测量来确定宇宙中的物质和能量的分布。

暗物质和暗能量是在研究广义相对论宇宙论中发现的重要概念。

暗物质不与光发生相互作用，所以我们无法直接看到它，但通过它对星系旋转曲线和引力透镜等现象的影响，可以推断出它的存在。

而暗能量则是一种导致宇宙加速膨胀的神秘力量。