第七章相對(duì)論-資料下載頁(yè)
2024-10-24 14:50本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】十世紀(jì)物理學(xué)最偉大的成就之一。物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)和引力之間的統(tǒng)一性質(zhì)。與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的新的時(shí)空觀.不是一個(gè)亮點(diǎn)，而是一個(gè)亮弧。所經(jīng)歷的時(shí)間（半周期）乘二。兩種方法測(cè)所得結(jié)果并不相等，這是因?yàn)樵?。第二種方法中，信號(hào)傳送所需時(shí)間不同。宇宙中存在大量這種物理雙星，有些甚至肉眼也能分辨。光速與光源運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)的觀點(diǎn)，才能得到圓滿的解釋。的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)將被證實(shí)，“以太”觀點(diǎn)成立。物理規(guī)律都是相同的。在任何慣性系中，都等于同一量值c。即“同時(shí)”是相對(duì)的。相對(duì)論的時(shí)空關(guān)系，難有生活直接體驗(yàn)，要借助洛侖茲變換式謹(jǐn)慎分析。設(shè)：在A發(fā)出信號(hào)為事件1；在B收到信號(hào)為事件2。又稱非原時(shí)間隔。系觀察此過程在處結(jié)束，
【正文】 小球?qū)γ芊鈧}(cāng)都以加速度 g 下落，倉(cāng)內(nèi)的觀測(cè)者不能測(cè)出密封倉(cāng)是處于引力場(chǎng)中，還是處于無(wú)引力作用的勻加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 地 球 均勻的引力場(chǎng)中 密封倉(cāng)停放于 續(xù) 對(duì)于一個(gè)均勻引力場(chǎng)而言，引力場(chǎng)與一勻加速參考系等效。換句話說，對(duì)于一均勻引力場(chǎng)而言，引力與慣性力在物理效果上等效。 實(shí)際的引力場(chǎng)通常是不均勻的，只在局域小的時(shí)空范圍內(nèi)可看成均勻，等效原理在此范圍內(nèi)成立，即局部等效。 在局域小范圍內(nèi)，一個(gè)沒有引力場(chǎng)存在的非慣性系（勻加速參考系）中的物理定律，與在一個(gè)有引力場(chǎng)存在的慣性系中的物理定律是不可區(qū)分的。局域慣性系中一切物理定律均服從狹義相對(duì)論原理。 從物體質(zhì)量的角度來(lái)看，等效原理解釋了物體的引力質(zhì)量與它的慣性質(zhì)量相等的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)。 時(shí)空彎曲 基于等效原理，在非慣性系中引入引力場(chǎng)的概念，就有可能將狹義相對(duì)性原理推廣到任意參考系。 為解決這個(gè)問題，愛因斯坦將空間和時(shí)間合為一體，建立四維空間，并提出了著名的廣義相對(duì)性原理。該原理的文字表述如下： 任何參考系對(duì)于描述物理現(xiàn)象來(lái)說都是等效的。換句話說，在任何參考系中，物理定律的形式不變。 光的引力偏移 廣義相對(duì)論預(yù)言，引力場(chǎng)中的光線不再沿直線進(jìn)行，而是偏向于引力場(chǎng)源的一側(cè)。這一效應(yīng)，還可檢驗(yàn)光子具有動(dòng)質(zhì)量 m = e /c 2 的事實(shí)。 1919年的日全蝕期間，科學(xué)家們分別在非洲和南美洲，對(duì)掠過太陽(yáng)表面的恒星光線受太陽(yáng)引力作用而發(fā)生偏移的效應(yīng)進(jìn)行測(cè)量， 實(shí) 測(cè)結(jié)果分別為 ″177。 ″和 ″177。 ″，與廣義相對(duì)論預(yù)言相一致（若按牛頓引力理論推算，太陽(yáng)引力對(duì)動(dòng)質(zhì)量為 m的光子所造成偏移量只有 ″)。此類測(cè)量后來(lái)還進(jìn)行過多次，結(jié)果都與廣義相對(duì)論預(yù)言。 日全蝕 光線引力偏移 q 廣義相對(duì)論預(yù)言 q = = ″ 多次實(shí)測(cè)結(jié)果與預(yù)言相一致 R M 4GM c 2R 無(wú)線電波偏移 無(wú)線電波也可看成是能量較低（質(zhì)量較?。┑墓庾印２捎蒙潆娞煳耐h(yuǎn)鏡，接收處于太陽(yáng)后方的射電天體發(fā)射的無(wú)線電波或宇宙飛船發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)，也能測(cè)出太陽(yáng)引力對(duì)無(wú)線電波所產(chǎn)生的偏移效應(yīng)。近年來(lái)，采用射電天文學(xué)的定位技術(shù)測(cè)得的偏移角度為 ″177。 ″, 與廣義相對(duì)論的預(yù)言很符合。 “海盜”號(hào) 無(wú)線電波偏移 太陽(yáng) 火星探測(cè) 飛船 采用射電天文學(xué)的定位技術(shù)測(cè)得的偏移角度為 ″177。 ″, 與廣義相對(duì)論的預(yù)言符合得很好 譜線引力紅移 光譜線引力紅移 天狼星 實(shí)測(cè)天狼星的一個(gè)伴星光譜線 的引力紅移是太陽(yáng)光譜線引力紅 移的 30 倍， 與廣義相對(duì)論預(yù)言相符 。 廣義相對(duì)論預(yù)言，振蕩器的固有頻率依賴于它所在處的引力場(chǎng)的強(qiáng)弱。引力場(chǎng)越強(qiáng)，則振蕩器的固有頻率越低。這種因引力場(chǎng)的作用而使光源的發(fā)光頻率向光譜低端（紅端）移動(dòng)的現(xiàn)象稱為光譜線的引力紅移。 若不考慮引力作用時(shí)某種原子光譜中某一譜線的頻率為 n ， 在某一半徑為 R質(zhì)量 M很大的恒星表面上同種原子光譜中同一譜線的頻率要低一些，其相對(duì)頻移的理論值為 △ n／ n =－ GM／ (c2R) 。太陽(yáng)的光譜線引力紅移 △ n／ n = － 10 – 6 。 用鈷 57放射性衰變發(fā)出的 g 射線在不同高度上做實(shí)驗(yàn)也可測(cè)引力紅移效應(yīng)，廣義相對(duì)論預(yù)期的引力紅移為 10 15, 實(shí)測(cè)結(jié)果為 ( 177。 ) 10 15, 兩者符合得很好。 水星近日進(jìn)動(dòng) 水星 太陽(yáng) 金星 地球 橢圓軌道 近日點(diǎn) 水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)（旋進(jìn)） 位矢 天文觀測(cè)早已發(fā)現(xiàn)，水星相繼兩次通過近日點(diǎn)時(shí)，其位矢掃過的角度大于 2p，總觀測(cè)值為每百年前移 ″。按牛頓力學(xué)關(guān)于行星的攝動(dòng)理論及歲差等因素，可以算出引起該項(xiàng)進(jìn)動(dòng)的理論值應(yīng)為每百年 ″, 這 比觀測(cè)值少了 ″。由于此差值之大已是觀測(cè)精度的數(shù)百倍，故引起學(xué)術(shù)界的高度重視。 愛因斯坦指出，對(duì)此問題必須考慮太陽(yáng)近旁的時(shí)空彎曲效應(yīng)，從而算出水星的進(jìn)動(dòng)每百年 還應(yīng)再加上 ″，這與實(shí)測(cè)結(jié)果每百年差 ″177。 ″符合得很好。 黑洞 黑 洞 黑洞 恒星 天鵝座 X1 雙星系 X射線源 （其中的黑洞約為太陽(yáng)質(zhì)量的九倍） 廣義相對(duì)論預(yù)言，質(zhì)量極大的天體，其引力可使時(shí)空發(fā)生極度彎曲，甚至在天體周圍形成一個(gè)光波既不能發(fā)射又不能反射的區(qū)域，稱為 “ 黑洞 ” 。 天體物理學(xué)研究表明，質(zhì)量大于 ，其引力大到連光子（光子具有動(dòng)質(zhì)量）也不能逃脫，可以形成黑洞。黑洞強(qiáng)力吸引相鄰恒星的表面物質(zhì)，可形成高速質(zhì)量流和帶電粒子流，從而激發(fā)出 X射線。 最早被推斷為包含有一個(gè)黑洞的雙星系是 X射線源 天鵝座 X1 。目前，通過地面和衛(wèi)星觀測(cè)，已發(fā)現(xiàn)了大量可認(rèn)為含有黑洞的雙星系及多星系 X射線源。 黑洞新證據(jù) 據(jù)美聯(lián)社 2 0 0 4 年 2月 19 日?qǐng)?bào)道 ， 歐洲和美國(guó)天文學(xué)家宣布 ， 他們借助 X 射線太空望遠(yuǎn)鏡 ， 在一個(gè)距地球大約 7 億光年的星系中觀測(cè)到了耀眼的 X 射線爆發(fā) 。這一強(qiáng)大的 X射線爆發(fā)是黑洞撕裂恒星的確鑿證據(jù) 。 據(jù)天文學(xué)家的描述 ， 他們?cè)诖?hào)為“ RXJ124211”的星系中央地帶 觀測(cè)到了這場(chǎng) “ 生死決斗 ” 。黑 洞的質(zhì)量約為太陽(yáng)質(zhì)量的一億倍 ， 而該恒星與太陽(yáng)的質(zhì)量差不多 。 摘自 《 楚天都市報(bào) 》
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1