广义相对论的等效原理是不是存在问题

无法完全求解的广义相对论

从17世纪开始，人们就假定，物体的惯性质量和引力质量的比值是个常数，和物体的大小、材料等都没有关系。如果这个假设正确，则所有的自由落体都具有相同的加速度。这个假设在现代物理上被称为弱等效原理，在引力理论中起着重要的作用。

弱等效原理的违背或者牛顿反平方定律的偏离都可能第五种基本力的出现，寻找第五种力仍然是探测弱等效原理违背实验的一个目标。到目前为止，对弱等效原理的检验，在地面上的实验精度可达到10^-15，美国宇航局进行的太空实验能将精度提高到10^-18。

两种质量相等这个经验事实，在爱因斯坦提出可以用不同参考系的等效性来理解之前，在整个物理理论中都找不到说明。爱因斯坦将等效原理表述为，在任意引力场的每一个时空点，有可能选择一个“局部惯性系”，使得在所讨论的那一点附近的充分小的邻域内的自然规律的形式，与没有引力场时在未加速的笛卡尔坐标系里具有相同的形式。一般地，我们可以把这个表述分为“强等效原理”和“甚强等效原理”，它们之间的区别在于表述中的“自然规律”是否包含引力规律本身，如果包含则叫做“甚强等效原理”。

等效原理在引力场中的应用，将直接导致爱因斯坦引力场方程的发现。20世纪60年代，物理学家从等效原理出发，提出了一个比广义相对论更广泛的引力理论框架。从这个方面看，强等效原理的实验验证对广义相对论是否严格成立具有重要意义。一般来说，检验强等效原理的实验分为三步：弱等效原理的检验、局域洛伦兹不变性的检验和局域位置不变性的检验。

另一方面，关于惯性起源的问题，爱因斯坦等效原理和马赫原理是有分歧的。根据马赫原理，局部物体的惯性应该是各向异性的，但实验表明至少在10^20的精度内吗，局部物体的惯性应该是各向同性的。这个实验对等效原理非常有利。

另外一个重要且有趣的问题是负质量问题。无论是牛顿引力理论还是相对论引力理论都没有排除负质量的存在。如果确有证据表明负质量的存在，将对等效原理甚至整个科学界产生重要影响。

虽然目前的实验结果都没有违背等效原理，但是在目前的实验精度上，理论上的一些其它可能情况并没有被完全排除。因此，无论是寻找四种基本力之外的第五种力，或是寻找引力量子化的力量，以及寻找大统一的理论，都需要对等效原理进行进一步的理论和实验研究。