爱因斯坦场方程 为什么爱因斯坦的引力场方程中会出现圆周率

栏目:生活 2021-09-29 02:15:51
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为了使引力场方程的弱场近似与万有引力定律的形式一致,爱因斯坦的引力常数κ需要定义为以下形式:

这样,在弱场的情况下,引力场方程可以直接转化为万有引力定律,两种引力理论中的万有引力常数g具有普适性。

当然,常数g也可以重新定义,使得比例因子κ中的π消失。只是这样做会使引力场方程和万有引力定律之间的转换需要掉头,导致两者之间的联系不是那么直接和清晰。

由于弱场的极限满足高斯定律,涉及到球体的面积,因此不可避免地会引入π。实际上,牛顿引力方程可以写成F=G'Mm/,其中g' = 4π g。

总之,π的存在使引力场方程成为弱场中的牛顿引力方程,f = GMM/r 2。如果不是,那么在爱因斯坦的场方程经过弱场近似处理后,π会出现在牛顿引力方程的分母中,这不是大家熟悉的形式,因此G需要重新定义。