力時間膨脹應(yīng)用檢驗和推論

力時間膨脹應(yīng)用檢驗和推論第1頁/共44頁怎么判別你的宇航船

是否到達(dá)黑洞附近？加速？潮汐？星光？第2頁/共44頁時間膨脹《=》頻率紅移N=νT第3頁/共44頁幾種相對運(yùn)動導(dǎo)致的時間膨脹relativetoeachothertimedilation+FrequencyshiftStatic0Motionwithuniformspeedkγaccelerating1+gh/c2第4頁/共44頁Doppler效應(yīng)

源-接收器相對運(yùn)動

起因不同Doppler、SR縱+橫向引力宇宙學(xué)第5頁/共44頁橫向Doppler效應(yīng)=

SR時間膨脹效應(yīng)，

為什么？坐標(biāo)時vs固有時位形空間場景第6頁/共44頁SR縱向Doppler效應(yīng)——包含？——

SR時間膨脹、經(jīng)典Doppler相乘or相加？第7頁/共44頁縱向Doppler效應(yīng)

時空圖tt'xPP'第8頁/共44頁SR縱向Doppler效應(yīng)=

SR時間膨脹效應(yīng)×經(jīng)典Dopplertt'xPP'γP'VγP'xx-VγP'第9頁/共44頁引力時間膨脹推導(dǎo)1.1tt'zPP'□□第10頁/共44頁加速？自由？Dopplereffectv=g(h/c)k=1+v/c—+O(2)一階效應(yīng)、經(jīng)典即可P'增大？減小？1+gh/c2偏小偏大？Schwarzschild?tt'zPP'第11頁/共44頁涉及幾個事件？差分——量子——李政道比較SR時間膨脹第12頁/共44頁理論進(jìn)化=對應(yīng)原理

自由下落鐘相對引力場固定鐘

靜止什么是固定？靜態(tài)源——中心or表面一點(diǎn)第13頁/共44頁加速改變鐘走時率？引力場：實(shí)際固定未相對運(yùn)動雙生子佯謬加速鐘原理——總要轉(zhuǎn)化為慣性鐘，物理原理非數(shù)學(xué)極限！加速改變速度——同時線遞升——同時差+不變性原理非基本相互作用——emergingphenoma——entropic、holographic第14頁/共44頁記憶法紅移——地球觀者觀測星光爬出勢阱——習(xí)題6.8損失能量——頻率下降=紅移在深勢阱中被引力拖慢——引力時鐘變慢——高勢時間膨脹——N=νT第15頁/共44頁不引入自由下落鐘瞬時比較

1、輔助

2、加速系+光信號

第16頁/共44頁1.2、auxiliaryclock輔助鐘推導(dǎo)dt=dt!靜態(tài)static圖中標(biāo)識有問題全局global時間無窮遠(yuǎn)例題6.2時間彎曲第17頁/共44頁2.1、viewpoint2nd

Nonrel牛頓運(yùn)動學(xué)enough第18頁/共44頁2.2SR加速系推導(dǎo)第19頁/共44頁三種推導(dǎo)中限制性條件

分別如何體現(xiàn)？1、validtolowestorderinthegravitationalfieldstrength.2、ifthepotentialФistimedependentandchangesappreciablyinthetimeneededtosendthesignalfromoneclocktotheother,thenfails.第20頁/共44頁為什么不能直接測量

有引力相比無引力的鐘走時率變化信念or區(qū)分不同物理機(jī)制Weinberg(3.5.1)and.(3.5.2)式——Hartle7.6測量儀器和對象耦合范式同樣此原因第21頁/共44頁都要信號聯(lián)系！

虛假？光、電磁波——頻率紅移或藍(lán)移——檢驗半衰期數(shù)數(shù)目——例題6.1第22頁/共44頁光線一定要徑向發(fā)射嗎？

偏折紅移會變化？第23頁/共44頁重點(diǎn)

自由下落鐘相對引力場固定鐘

靜止什么是固定？靜態(tài)源——中心or表面一點(diǎn)第24頁/共44頁意義:引力對鐘無影響，但不同地點(diǎn)差異——（不是潮汐力！常引力場）時間彎曲=時空彎曲；不同地點(diǎn)怎么比較：信號、反之實(shí)際中G+SR兩鐘相遇——引力場中雙生子第25頁/共44頁時空彎曲時間彎曲warped/curvedOhanian:runsslowgeodesicwarpSimilaronEarth——范式Indiagram:illusionbecausecurveddepictedinflatplane;curved/warpspacetimeasawholeflatspacetimecurved!關(guān)鍵要有Minkowski觀念第26頁/共44頁Schild'sladder如何確定靜止無窮遠(yuǎn)——精度雙曲加速常引力場倒數(shù)加速度vs平方反比第27頁/共44頁范式哪種推導(dǎo)——表格第28頁/共44頁不相容推導(dǎo)時用的牛頓或狹義結(jié)果卻沒有全局平直時空=沒有全局慣性系（鐘尺）LIF第29頁/共44頁1907-1915第30頁/共44頁WEP----nooneEEP(nongravitationallaws)metrictheorySEPGR???第31頁/共44頁Metrictheory1、g_munu2、自由粒子測地線3、SR不同在于1怎么來的——決定引力場的場方程不同Brans-Dicke——scalar+tensorEinsteinGR——tensor第32頁/共44頁Metrictheory1、g_munu2、測地線Spacetimeisendowedwithasymmetricmetric.Thetrajectoriesoffreelyfallingtestbodiesaregeodesicsofthatmetric.Inlocalfreelyfallingreferenceframes,thenon-gravitationallawsofphysicsarethosewritteninthelanguageofspecialrelativity.第33頁/共44頁應(yīng)用、檢驗一般非固定=移動第34頁/共44頁應(yīng)用實(shí)驗驗證無窮遠(yuǎn)——例題6.2

時空圖中tvs時空圖固有時賦予坐標(biāo)！第35頁/共44頁從基本原理到應(yīng)用和檢驗

最原始直接——》

最方便實(shí)際引力場靜止——》運(yùn)動鐘尺網(wǎng)格——》雷達(dá)回波第36頁/共44頁引力場中的動鐘相對于固定鐘？誰膨脹誰變慢？相對于自由下落鐘FFF被研究的指定鐘總是固有時第37頁/共44頁因子疊乘

一正一負(fù)第38頁/共44頁唯一工業(yè)應(yīng)用

極端重要GPS第39頁/共44頁走時率比例差異rate單位時間？事件？表達(dá)第40頁/共44頁引力紅移實(shí)驗1979Classicaltests4-5-6Transponder異頻雷達(dá)收發(fā)