等效原理
等效原理指出，引力效应在局部与加速度效应相同，因此所有物体无论其成分如何，都以相同的加速度下落。
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Definition
等效原理是指引力质量和惯性质量相等，因此在足够小的自由落体参照系中，引力在局部是不可探测的，物理定律简化为狭义相对论的定律。
Scope
本主题涵盖弱等效原理（自由落体普适性）、增加了局部洛伦兹不变性和位置不变性的爱因斯坦等效原理、扩展到引力体的强等效原理、自由落体电梯和加速火箭的思想实验，以及限制任何违背情况的精确测试。
Core questions
- 为什么所有物体在引力场中都以相同的加速度下落？
- 在何种意义上，自由落体实验室与太空中的实验室是无法区分的？
- 等效原理的测试精确度如何，它可能会失效吗？
Key concepts
- 惯性质量与引力质量
- 自由落体普适性
- 局部洛伦兹不变性
- 局部位置不变性
- 自由落体电梯思想实验
- 厄缶型实验
Key theories
- 自由落体普适性
- 由于引力质量和惯性质量相等，所有物体无论质量或成分如何，都以相同的加速度下落，这一经验事实使得通过进入自由落体参照系可以在局部消除引力。
- 爱因斯坦等效原理
- 在每个局部自由落体参照系中，非引力物理定律都采用其狭义相对论形式，与参照系的速度和位置无关，这是引力几何描述的基础精确表述。
Clinical relevance
等效原理的测试越来越精确，因为任何违背都将预示超越广义相对论的新物理学；扭秤和月球激光测距实验以及MICROSCOPE卫星限制了可能由额外场或修正引力引起的与成分相关的力。
History
引力质量和惯性质量的相等性由牛顿检验，并由约1900年的厄缶通过扭秤实验加以完善；爱因斯坦在1907年将其提升为基本原理，称之为他最愉快的想法，而现代的Eot-Wash和空间实验将其精确度证实到10^15分之一。
Key figures
- Albert Einstein
- Lorand Eotvos
- Robert Dicke
Related topics
Seminal works
- einstein1916
- mtw1973
Frequently asked questions
- 等效原理是精确的还是近似的？
- 它只在无穷小区域的极限下精确成立；在任何扩展区域内，由于真实引力场的变化会出现潮汐效应，而这些残余的潮汐力正是时空曲率所描述的。
- 如果一项测试发现违背，这意味着什么？
- 测量到不同材料自由落体加速度的差异将意味着存在一种新的与成分相关的相互作用，从而证伪广义相对论的最简单形式，并指向额外的场，例如某些统一理论或暗物质理论所预测的场。