廣義相對論與幾何
應力-能量張量
應力-能量張量記作 T,是廣義相對論中重力的源。它是場方程的右側,是那個告訴時空該彎曲多少的物件。牛頓只用質量作為重力之源,而愛因斯坦發現,你必須把能量密度、動量、壓強和內部應力捆在一起,因為它們全都會產生重力。
你可以把它想像成一本緊湊的帳簿:在時空的每一點上,它都記錄著那裡有多少能量、這能量如何流動,以及材料施加了多大的壓強和剪切。一箱熾熱的氣體、一束光、一根繃緊的繩子、一團旋轉的流體,都會貢獻不同的條目。正因如此,在廣義相對論中壓強本身也會產生重力——這一點在恆星內部和對整個宇宙而言都至關重要。
由於能量與質量等價,光乃至純粹的壓強都會彎曲時空,而不只是成塊的物質。壓強會疊加到重力之上,這帶來戲劇性的後果:它部分解釋了極其緻密的中子星為何會坍縮成黑洞,因為那試圖把它們撐住的壓強本身,也在加深正在輾碎它們的重力。這個張量必須服從嚴格的守恆律,而這又反過來約束著物質能夠如何運動。
dust: T_{μν} = ρ u_μ u_ν
最簡單的源——密度為 ρ、以四維速度 u 運動的無壓強「塵埃」。
在標準廣義相對論中,暗能量不算作 T 的一部分,而被移到幾何那一側充當宇宙學常數;何為「源」、何為「幾何」,在一定程度上是約定問題。
又稱
另見