[理學(xué)]第八章相對論的建立(參考版)
2025-01-07 18:00本頁面
【正文】 2021/11/10 32 愛 因 斯 坦 的 相 對 論 童年時的愛因斯坦 2021/11/10 33 年輕時的愛因斯坦 2021/11/10 34 。 2. 廣義相對論在廣義協(xié)變的基礎(chǔ)上，通過等效原理，建立了局域慣性系與普遍參照系數(shù)之間的關(guān)系，得到了所有物理規(guī)律的廣義協(xié)變形式， 并建立了廣義協(xié)變的引力理論，而牛頓引力理論只是它的一級近似。他們仔細(xì)觀察了脈沖星 PSR1913＋ 16，經(jīng)過近 20年觀察得到的結(jié)果與廣義相對論計算值符合得很好，胡爾斯和泰勒榮獲 1993年諾貝爾物理學(xué)獎。 1918年，愛因斯坦預(yù)言引力波的存在，他認(rèn)為具有質(zhì)量的物體加速運(yùn)動時會輻射引力波。 1964年， 夏皮羅 ()小組，先后對水星、金星和火星金星做了雷達(dá)實(shí)驗(yàn)，證明雷達(dá)回波確有延遲現(xiàn)象。 2021/11/10 30 光線經(jīng)過大質(zhì)量物體附近的彎曲現(xiàn)象可以看作是一種折射，相當(dāng)于光速減慢。這顆伴星是所謂的白矮星，其密度比鉑大 2021倍。 1959年， 龐德 ()和雷布卡 ()運(yùn)用穆斯堡爾效應(yīng)檢測引力頻移，得到的結(jié)果與理論值相差約 5%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)期值在 10%內(nèi)相符。日光譜線與地球上的光源對應(yīng)的譜線相比較，移動的相對總量為： 2 106。 2021/11/10 29 廣義相對論指出，在強(qiáng)引力場中時鐘變慢。經(jīng)過比較，兩地觀測結(jié)果分別為非洲為″ 和巴西的 ″ 與愛因斯坦的理論結(jié)果基本相符。 ″ 。并預(yù)言可通過日全食時對太陽附近天空的恒星的觀測加以驗(yàn)證。 六 廣義相對論的檢驗(yàn) 1915年， 愛因斯坦 把行星的繞日運(yùn)動看成是行星在太陽引力場中的運(yùn)動，由于太陽質(zhì)量造成周圍空間彎曲，使行星每公轉(zhuǎn)一周近日點(diǎn)進(jìn)動為： 2021/11/10 28 愛因斯坦在 1911年的論文中指出， 光在經(jīng)過引力場時，光的傳播方向?qū)l(fā)生偏折， 并由此計算出 “ 光線經(jīng)過太陽附近時要受到 ″ 的偏轉(zhuǎn) ” 。正好和 紐康姆結(jié)果一致。他解釋說可能是水星發(fā)出的黃道光的彌漫物質(zhì)使水星的運(yùn)動受阻。他猜想可能在水星以內(nèi)還有一顆小行星。 1915年論文 《 引力的場方程 》 完善了引力場方程，具有真正普遍協(xié)變性，宣告廣義相對論作為一種邏輯結(jié)構(gòu)終于完成了。 1912年，愛因斯坦在格羅斯曼幫助下，利用 黎曼幾何 和 張量分析 數(shù)學(xué)工具，經(jīng)過一年的奮力合作，于 1913年發(fā)表了論文 《 廣義相對論綱要和引力理論 》 ，提出了引力的度規(guī)場理論。這樣就只有“時空連續(xù)區(qū)”這一概念具有可觀測性。 四 時空“柔性”度規(guī)概念的建立 2 廣義相對論的“柔性”度規(guī)： 愛因斯坦在 1916年 《 廣義相對論的基礎(chǔ) 》 中，講到一個 轉(zhuǎn)動的鋼性圓盤的理想實(shí)驗(yàn) 。 ” 三 光線的引力偏折 在 1911年的論文中，愛因斯坦從等效原理出發(fā)，根據(jù)光的頻率與引力勢之間的關(guān)系，得出結(jié)論說， 光在經(jīng)過引力場時，光的傳播方向?qū)l(fā)生偏折， 并由此計算出 “ 光線經(jīng)過太陽附近時要受到 ″ 的偏轉(zhuǎn) ” 2021/11/10 25 1 平直空間的直接度規(guī)： 狹義相對論解決了同時性的相對性、運(yùn)動物體的長度收縮、時鐘變慢等問題，但仍認(rèn)為時空是均勻的和各向同性的。 1916年，在 《 廣義相對論基礎(chǔ) 》 中 才 把它推廣到所有的坐標(biāo)系中，完善了廣義協(xié)變原理。 ” 從而明確了等效原理的局域性。 但任何真實(shí)的引力場都是非均勻的 。 1912年正式稱為 “ 等效原理 ” 并推廣到非均勻加速運(yùn)動中。 ” “ 就我們所知，無法把參照系 ∑ 1的物理定律同參照系 ∑ 2的物理定律區(qū)別開來。由此，在引力和慣性力局域等效的前提下，愛因斯坦考察了兩個彼此做加速運(yùn)動的參照系 ∑1和 ∑2， “我們考察兩個參照系 ∑ 1和 ∑ 2?！? 文中描述了一個 升降機(jī)理想實(shí)驗(yàn) ：在一自由下落的升降機(jī)里，由于升降機(jī)和其中所有的儀器都以同一加速度下落，因而無法判斷引力場的效應(yīng)。 在萬有引力定律中 ，質(zhì)量反映物體受到的和產(chǎn)生的引力的大小，與慣性無關(guān)，叫做引力質(zhì)量。 問題 2021/11/10 21 1. 馬赫原理
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