第四節(jié) 廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介.ppt

第四節(jié)廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介 1 超越狹義相對(duì)論的思考介紹愛因斯坦思考狹義相對(duì)論無法解決的兩個(gè)問題 第一個(gè)是引力問題 萬有引力定律不滿足洛倫茲變換 無法納人狹義相對(duì)論的理論框架 第二個(gè)是非慣性系問題 狹義相對(duì)論只適用于慣性系 它們是促成廣義相對(duì)論的前提 2 廣義相對(duì)論等效原理 在一個(gè)引力可以忽略的宇宙空間有一艘宇宙飛船在做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 船上的觀察者記錄光的徑跡是一條拋物線 半透明屏 光源 等效原理 引力場(chǎng)與勻加速參考系等價(jià) 假設(shè)飛船靜止 而在船尾存在一個(gè)巨大的物體 在它的引力場(chǎng)作用下 光的軌跡也是一條拋物線 3 廣義相對(duì)論主要結(jié)論 通常物體的引力場(chǎng)都太弱 20世紀(jì)只能觀測(cè)到太陽引力場(chǎng)引起的光線彎曲 太陽 由于太陽引力場(chǎng)的作用 我們有可能觀測(cè)到太陽后面的恒星 最好的觀測(cè)時(shí)間是發(fā)生日全食的時(shí)候 1919年5月29日 發(fā)生日全食 英國(guó)考察隊(duì)分赴幾內(nèi)亞灣和巴西進(jìn)行觀測(cè) 證實(shí)了愛因斯坦的預(yù)言 這是對(duì)相對(duì)論的最早證實(shí) 廣義相對(duì)論結(jié)論 1 光線彎曲 廣義相對(duì)論結(jié)論 2 透鏡效應(yīng) 星球的強(qiáng)引力場(chǎng)能使背后傳來的光線匯聚 這種現(xiàn)象叫做引力透鏡效應(yīng) 星體 星體 無法觀測(cè) 黑洞 宇宙中很可能存在黑洞 它不輻射電磁波 因此無法直接觀測(cè) 但是它的巨大質(zhì)量和極小的體積使其附近產(chǎn)生極強(qiáng)的引力場(chǎng) 引力透鏡是探索黑洞的途徑之一 廣義相對(duì)論結(jié)論 3 引力場(chǎng)影響時(shí)間 引力場(chǎng)的存在使得空間不同位置的時(shí)間進(jìn)程出現(xiàn)差別 對(duì)于高速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤 除了轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置外 各點(diǎn)都在做加速運(yùn)動(dòng) 越是靠近邊緣 加速度越大 方向指向盤心 地面上看到 越是靠近邊緣 速度越大 根據(jù)狹義相對(duì)論 靠近邊緣部位的時(shí)間進(jìn)程較慢 圓盤上的人認(rèn)為 盤上存在引力場(chǎng) 方向由盤心指向邊緣 引力勢(shì)較低 得出 引力勢(shì)較低的位置 時(shí)間進(jìn)程比較慢 各類星體對(duì)比 宇宙中有一類恒星 體積很小 質(zhì)量卻很大 叫做矮星 引力勢(shì)比地球低的多 矮星表面的時(shí)間進(jìn)程比較慢 哪里的發(fā)光的頻率比同種的原子在地球上發(fā)光頻率低 看起來偏紅 這個(gè)現(xiàn)象叫做引力紅移 廣義相對(duì)論結(jié)論 4 引力紅移 引力場(chǎng)的存在使得空間不同位置的桿的長(zhǎng)度出現(xiàn)了差別 地面上看到 越是靠近邊緣 速度越大 根據(jù)狹義相對(duì)論 靠近邊緣部位的桿的長(zhǎng)度較短 圓盤上的人認(rèn)為 引力勢(shì)較低的位置 桿的長(zhǎng)度越短 廣義相對(duì)論結(jié)論 5 引力場(chǎng)影響長(zhǎng)度 引力勢(shì)由高到低變化 由于物質(zhì)的存在 實(shí)際空間并不是均勻的 空間發(fā)生了 彎曲 狹義 廣義相對(duì)論比較 狹義相對(duì)論 廣義相對(duì)論 不同的慣性參考系中一切物理規(guī)律都是相同的 任何參考系 包括非慣性系 中物理規(guī)律都是相同的 真空中的光速在不同慣性參考系中都是相等的 一個(gè)均勻的引力場(chǎng)與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià) 更進(jìn)一步 等效原理 光速恒定 愛因斯坦相對(duì)性原理 廣義相對(duì)性原理 對(duì)于時(shí)空觀的認(rèn)識(shí) 物質(zhì)本身的存在決