PDF《广义相对论（简介）》

广义相对论(简介) General theory of relativity 爱因斯坦的思考 ?整个经典物理学建立在"惯性系"定义的基础上, 在所有惯性系内,力学规律都相同.

? 力学定律对伽利略变换协变(经典) ? 物理规律对洛伦兹变换协变(狭义相对论) ? 为什么惯性系特殊?绝对的惯性系是找不到的 ? 有没有办法使 "做相对加速运动的参考系" 也 能一致的描述物理规律. 惯性质量与引力质量--自由落体 m a g m ? 引力质量 惯性质量 m g 引力质量 m g m a ? 引力质量 惯性质量 任何物体自由下落加速度相同,说明 const m m ? 引力质量 惯性质量 适当选取比例因子,可以使 m m ? 引力质量 惯性质量 两种本质不同的质量,以高的惊人的精度相等,巧合? 爱因斯坦电梯 支持力大小为 m惯a a S' N x y S 大质量星球 S' N 支持力大小为 m引a 惯性力场与引力场不可分辨! 自由下落电梯内 ? 引力场可以被惯性力场抵消. ? 自由下落电梯内,物体静止或者匀 速直线运动. 大质量星球 均匀引力场 均匀引力场 非均匀引力场 可以引入局域惯性参考系 这些局惯系相互之间可以有 加速度 ? ? 惯性参考系 ? 可以应用狭义相对论 和牛顿的惯性系不同. 和牛顿的惯性系不同. S' g 等效原理 ? 局域惯性力场和引力场的动力学效应是不 可分辨的.? 弱等效原理 ? 其实验基础是惯性质量等于引力质量. ? "动力学效应"推广到"任何物理效应", 得到广义等效原理.?实验验证 广义协变原理 ? 真实的物理规律不应该仅仅是在局惯系之间 洛伦兹协变,而应该对所有参考系都是协变 的.或表述为: ? 对于物理规律,所有参考系具有同等资格, 不存在一个优越的参考系.或: ? 描述物理规律的方程在所有坐标系内具有相 同的形式. ? ? 上述原理的正确性只能由实验来验证. 等效原理的威力 a 等效原理的威力 氢气球 a 等效原理的威力 爱因斯坦电梯 a x y S S' 大质量星球 均匀引力场 光受引力场作用弯曲! 神一般的力量! 引力透镜-实验证据之一 http://sci.ce.cn/yzdq/yz/yzxw/200707/11/t20070711_12127702.shtml 光线弯曲的日全食观测 ? 1911年,爱因斯坦,《引力对光传播的影 响》,预言偏角为0.83″ ? 1914年,日全食,一战爆发,未能进行 ? 1916年,爱重新作了计算α=1″.75 ? 1919年日全食,爱丁顿等、西非/巴西两地 ,基本相符 ? 1974年和1975年对类星体观测,偏差不超 过百分之一 弯曲的不仅仅是光... 爱因斯坦转盘dl ? S' ??不等于3.1415926 ? 加速度 ?惯性力场 ?引力场 ?空间弯曲 ? 空间不再是平直欧几里得空间. 曲面上的生物 ?三角形内角和不再是180o ?假设球面上的生物被束缚在二维面 上,完全不能想象三维. ?他们会发展出什么样的几何理论? 正曲率与负曲率 正曲率 负曲率 把一个球皮摊平在桌面上,需 要撕个口子.? 面积小 把马鞍面摊平在桌面上,肯定有叠 起来的部分.? 面积大 实验证据 ? 水星近日点进动,比牛顿定律理论值每 百年快43角秒 ? 猜想:火神星、星际物质阻力、电磁理 论... ? 1915年,爱因斯坦、广义相对论、太 阳的质量造成周围空间发生弯曲,完美 解释了观测值 ? 金星,地球和小行星伊卡鲁斯的多余进 动也与广义相对论相符 时间效应121(/)ddt v c dt ? ? ? ? ? ?

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1 2 / r c dt c dt ? ? ? ? ? ? 对于圆盘 r 处的

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2 r ? ? ? ? 其中 ?

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