第七章相對(duì)論-wenkub.com
2025-10-10 14:50 本頁(yè)面
【正文】 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 。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 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 ” 。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 ″。太陽(yáng)的光譜線引力紅移 △ n／ n = － 10 – 6 。 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。近年來，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 ″)。 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)。 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。 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。 下面主要介紹廣義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理。 引言 廣義相對(duì)論是關(guān)于時(shí)空性質(zhì)與物質(zhì)分布及運(yùn)動(dòng)的相互依賴關(guān)系的學(xué)說，是研究物質(zhì)在時(shí)空中如何進(jìn)行引力相互作用的理論。 由 解得 基本公式歸納 靜止能量 能量 相對(duì)論因子 動(dòng)能 質(zhì)量 動(dòng)量 靜止質(zhì)量 力 狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基本公式歸納 作業(yè) HOME WORK 7 11 7 1 5 7 18 7 20 7 22 7 24 廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介 發(fā)生核聚變反應(yīng)時(shí)會(huì)釋放出巨大的能量。全長(zhǎng)約三公里多的斯坦福直線加速器曾將電子加速到 問：此時(shí)電子的質(zhì)量是其靜止質(zhì)量的幾倍？ 由 104 6 10 10 例 細(xì) 棒 固有長(zhǎng)度 靜止質(zhì)量 質(zhì)量線密度 若以速度 作下述運(yùn)動(dòng)， （ A ） （ B ） （ A ） （ B ） 動(dòng)力學(xué)方程 由于質(zhì)量與速度有關(guān) 狹義相對(duì)論的動(dòng)量定義為 狹義相對(duì)論的動(dòng)力學(xué)方程為 當(dāng) 時(shí)，便過渡到經(jīng)典力學(xué)的 的形式 。并且，被越來越多的實(shí)驗(yàn)事實(shí)所否定。 ) 10 – 8 s 粒子 沿實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)的 X 軸方向 作高速運(yùn)動(dòng) 速率 c 從產(chǎn)生到衰亡走過的距離 m 實(shí)驗(yàn)值與相對(duì)論預(yù)言值的符合程度如何？ 從長(zhǎng)度收縮效應(yīng)評(píng)估 (m) 理論值 (m) 理論值 (m) 百分誤差 % 從時(shí)間延緩效應(yīng)評(píng)估 10 8 (s) 理論值 10 8 (s) 理論值 10 8 (s) 百分誤差 % 第四節(jié) concept of special relativity dynamics 7 4 牛頓力學(xué)的困難 牛頓力學(xué)的困難 牛頓第二定律 經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為，物體的質(zhì)量 是恒定的，與運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)。車長(zhǎng)是固有長(zhǎng)度 車 橋長(zhǎng)是相對(duì)論長(zhǎng)度 橋 橋 (m) 認(rèn)為，橋長(zhǎng) 不 能容納全車長(zhǎng)。 因此對(duì) 的低速情況，可不考慮相對(duì)論效應(yīng)。 結(jié)束選擇 長(zhǎng)度收縮 固有長(zhǎng)度 在任一慣性系中，測(cè)得相對(duì)于該系 靜止 的物體的長(zhǎng)度 非固有長(zhǎng)度 在任一慣性系中，測(cè)得相對(duì)于該系 運(yùn)動(dòng) 的物體的長(zhǎng)度 兩端同時(shí)讀數(shù) 在 系上測(cè)得相對(duì)于 系運(yùn)動(dòng)的 系上的靜物長(zhǎng)度 例如： 兩端同時(shí)讀數(shù) 或 在 系上測(cè)得相對(duì)于 系運(yùn)動(dòng)的 系上的靜物長(zhǎng)度 相對(duì)論結(jié)果： 續(xù) 兩種情況均得 即 因 故 結(jié)論： 對(duì)觀測(cè)慣性系作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體，在運(yùn)動(dòng)方向上，其長(zhǎng)度比相對(duì)靜止時(shí)的長(zhǎng)度要短。 實(shí)際上這種謬誤是不會(huì)發(fā)生的 ， 由于兩個(gè)時(shí)鐘或兩個(gè)雙生子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并不對(duì)稱 （ 例如 ， 飛離 、 返回要經(jīng)歷加 、 減速運(yùn)動(dòng)過程 ） ， 其結(jié)果一定是 的時(shí)鐘變慢了 ， 雙生子 一定比 年輕。 23 ) 10 9 s 實(shí) 測(cè) 慢 ( 203 177。這就是時(shí)鐘佯謬。 從時(shí)鐘走時(shí)的快慢來說， 即， 運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘走慢了 。 又稱非原時(shí)間隔。 由 解得 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。 若 則 看到： 雷電先擊中 。 設(shè)： 光到達(dá) A 為事件 1 光到達(dá) B 為事件 2 對(duì) ：兩事件同時(shí)發(fā)生， 對(duì) ：兩事件非同時(shí)發(fā)生。 光在真空中的速率 在任何慣性系中， 都等于同一量值 c 。 邁克耳孫 莫雷孫實(shí)驗(yàn) 若能用實(shí)驗(yàn)證明光波對(duì)地球的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 符合上述規(guī)律，則地球?qū)σ蕴慕^對(duì)運(yùn)動(dòng)將被證實(shí)，“以太” 觀點(diǎn)成立。 宇宙中存在大量這種物理雙星，
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