等效原理dengxiao yuanli

引力场与惯性场的一切物理效应都是局域不可分辨的。狭义相对论发表之后，爱因斯坦经过仔细考虑，在惯性质量与引力质量相等的实验基础上提出这一原理作为新理论（广义相对论）的一个重要基础。他通过自己设想的理想实验论述了以下结论：一个封闭于升降机中，得不到任何外界信息的观测者，将不能区分自己究竟是在无引力场的自由空间中相对于惯性系静止，还是在引力场中自由下落。也不能区分自己究竟是在无引力场的自由空间中以加速度g作加速运动，还是在场强为g的引力场中静止。他指出，上述理想实验表明，引力场和惯性场是等效的，不可区分的。当然，这种等效性只在无穷小参考系中才严格成立。这是因为，引力场强总是会聚的，指向星球的重心，而惯性场强则是平行的，这一差异在大范围时空中会显现出来。广义相对论提出后，等效原理引起许多物理学家的兴趣和争论。目前，关于这一原理主要有三种提法。第一种提法是，在无穷小时空范围内，引力场与惯性场的力学效应不可分辨。这称为弱等效原理。第二种提法是，在无穷小范围内，引力场与惯性场不仅力学效应不可分辨，一切物理效应都不可分辨。这称为强等效原理。第三种提法是，引力质量与惯性质量相等。这种提法与弱等效原理等价，可直接用实验验证。强等效原理是从弱等效原理推广而来的，并非直接由实验得到。然而，作为广义相对论基础的是强等效原理，不是弱等效原理。
应该指出，就目前的认识水平，惯性效应与引力效应还是有差别的。例如，引力有反作用力，惯性力却没有。再如，在大的时空范围内，惯性场是平行的，引力场是会聚的。我们可以通过坐标变换在大范围时空内整体地消除惯性效应，却不能在大范围时空内通过坐标变换整体地消除引力效应。等效原理只告诉我们，在无穷小时空范围内，可以通过坐标变换消除引力效应。