广义相对论方程是阿尔伯特·爱因斯坦于1915年11月发表的基本引力方程。这一爱因斯坦的重大成就描述了物质和能量的存在如何弯曲时空,以及运动物体如何在这种弯曲中运动。
广义相对论方程在数学上使用张量和张量微积分来表达。张量可视为多维向量的推广。简化后的基本方程被称为爱因斯坦方程,可写为:Rμν - 1/2 R gμν = 8π G/c^4 Tμν - Rμν 是时空曲率张量,描述时空曲率随物质与能量分布的变化。 - R 是曲率标量,由曲率张量导出的量。 - gμν 是度规张量,代表时空的度量,描述距离和时间间隔如何被曲率扭曲。 - G 是引力常数,约为 6.67430 x 10^-11 m³/(kg s²)。 - c 是真空中的光速 ≈ 299,792,458 m/s。 - Tμν 是能量-动量张量,代表时空中物质与能量的分布。
该方程将时空几何(左侧)与宇宙中物质和能量的分布(右侧)联系起来。它描述了物质和能量如何决定时空的曲率,以及这种曲率如何影响物体的运动和光的传播。
广义相对论方程带来了一些非凡的预言,包括黑洞的存在、引力波以及光线在大质量物体周围的偏折。 它还深刻改变了我们对引力以及宇宙大尺度结构的理解。 广义相对论是现代物理学中验证最为充分的理论之一(水星轨道进动、太阳引起的光线偏折、夏皮罗效应、引力透镜、引力波……)。