《長橋跳水》

             --引力、慣性力和廣義相對性

壹、長橋跳水——

                     （准）自由落體

‘那堪風景好、獨步上長橋’

……空曠的郊外、清新的空氣，

一條大河流淌其間，河水點綴着時空，

一座長橋橫跨水面，許是這種清悠，

誘使我做點什麼來打破它的寧靜吧……，

人真的是自然的產物，

否則為什麼我會莫名地走上高橋（莫非與河有緣？）

—— 橋很高、水很寬，當時沒一絲猶豫、

就那樣自然而然地縱身從高橋上躍身而下……，

當腳碰到河底，那銀灰色的河水，滿滿地將我托起，

瞬間將幸運的我，托出水面，

然後，游到河邊、爬上河岸……，

周圍，一片寂靜，

上岸後，走了約十來步，遇見一人，

那人說，他看見我從高橋上躍入水中了……。

事隔多年，至今仍不明白，

為什麼當年會有這樣的舉動，

難道冥冥中早有安排，

老天料到幾十年後，愚昧如是的我，

會滿懷虔誠來學習廣義相對論嗎？

貳、廣義相對論與自由落體

話說廣義相對論與自由落體有內在聯繫。

學術上，自由落體的定義是：

自由落體是指只受重力作用

（不存在空氣阻力的理想狀態）

的均勻加速度運動過程。

在地球上相同位置與相同高度，

自由落體的加速度相同（均為g，與質量無關。）

叄、廣義相對論原理

1905年，愛因斯坦提出狹義相對論，

狹義相對論顛覆了舊的時空觀，

但是狹義相對論是有缺陷的，

這就是狹義論，不能描述‘非慣性系’

（只能描述‘慣性系’） 。

狹義相對論創立後，

愛因斯坦試着把相對論推廣到非慣性系中，

在苦思時，愛因斯坦腦中閃過一個念頭，

這就是他想到一個‘電梯思想實驗’。

‘電梯思想實驗’：

試想，在一座摩天大樓里，

一架電梯正從頂層下降，

突然，電梯的纜繩斷了！

電梯開始做自由落體運動；

此時，對電梯裡的人，

就好像不受任何力一樣，

此時電梯參考系正是‘非慣性系’

重要注釋：

繩斷前，人受到的是引力；

繩斷後，受到的是慣性力。

又如，一個人剛從橋上往下跳的那一瞬間，

這時他會受到慣性力；

之後，他將受引力作用，

但經過分析，這個人往下落的

每一瞬間的極微區域的受力是，

‘慣性力’等於‘引力’ 

（不考慮空氣阻力的理想狀態），

從理論上說，落體人在空中是處於失重狀態，

這樣一個（准）失重人，就會平安落入水中，

只是在進入水中一霎那，

由於消除了萬有引力，

此時才會又以慣性質量和常態質量，進入水中……。

記得有一個在網上很火的視頻，

說有一個跳水人，再沒浮上來。

我不知道，這位老哥的情況。

不過，李永樂老師，

對於落水實驗的危害有一個視頻，

做了詳細說明，可供學習。

11分鐘、有字幕。

話說回來，愛因斯坦從‘電梯實驗’，

悟出廣義相對論的基本原理之一‘等效原理’。

‘等效原理’是指

‘引力場和具有適當加速度的慣力場’，二者等價

（也可以說“慣性質量等於引力質量”）。

人們做了許多實驗，

來測量同一物體的‘慣性質量’和‘引力質量’，

所有實驗都得出同一個結論，這就是：

引力質量=慣性質量

引力質量和慣性質量，具有等同性。

廣義相對論共有 2 個原理

一 . 等效原理;

二. 廣義的相對性。

第一、 等效原理：等效原理，是說

2 種場的效應不可分辨——

‘引力場’ 與‘慣性力場’效應，不可分辨；

第二、 廣義的相對性：

即，物理定律在‘慣性系’和‘非慣性系’，

取相同形式。就是說，

物理定律，在上述2種參考系中不變。

  謝謝閱讀。