广义相对论课堂5引力红移时间膨胀检验和推论课件.ppt

1、广义相对论课堂5引力红移/时间膨胀检验和推论分解=LorentzEinstein=运动学引力.0;0cV-11c1cV-12212221引力时间膨胀引力时钟变慢总是动钟变慢叠成乘综合效应 实际钟v0 推导钟固定v=0水平平移vs斜坡平移信号速度列表比较三种推导 相同：固定？同步轨道 近似？低速=弱场 牛顿or SR在原理上唯一区别 信号速度无限vs有限=Doppler辅助钟加速系信号光慢子光框架牛顿SR独特牛顿特点快清晰繁琐2c1量纲分析dimensional analysis C信号速度 G M、R活动1：快速说明无量纲。思考20秒、写下或解释给邻座2CGRM记忆术22CCGRM能量比222

2、CCCGmmRMAction 2:推导比例=引力能/静质量能 条件：球天体质量M、半径R、均匀密度 1、什么叫束缚能？Binding energy?引力束缚能=-牛顿（自）引力势能 分解、2、用M、R=3、比例 Martin Rees 7 Numbers in Universe结果：引力势能Martin Rees,Just Six Numbers The Deep Forces that Shape the UniverseN1036示范：走时率比例差异差异rate=N/TN=TAction 2:local law=global effects local law=equation+measu

3、re，globally compare and verify.三种推导讨论课1：FF(2)、auxiliary clock辅助钟推导=思想实验示范！dt为什么相等？如何区分坐标时和固有时 速度相对 优点LPI思路图 前半Einstein Equivalence Principle=EEP WEPLLI=Local Lorentz InvarianceLPI=Local Position InvarianceWEP The trajectory of a point mass in a gravitational field depends only on its initial positio

4、n and velocity,and is independent of its composition.运动学力学其他物理LLI点质量SEPFFFpreferred对应原理LIFLLI=Local Lorentz Invariance The outcome of any local non-gravitational experiment is independent of the velocity of the freely-falling reference frame in which it is performed.local 非引力=失重自由下落FFF SEP 例：电磁精细结构常

5、数测量 速度相对性原理 SRLPI=Local Position Invariance The outcome of any local non-gravitational experiment is independent of where and when in the universe it is performed.局域非引力同LLIEEP vs SEP 何地引力红移实验GRE 何时物理学常数 上两者合起来时空position活动3：测试你对实验的理解 时钟考题牛顿版本的EEPEEPMetric TheoryMetric theory 1、Spacetime is endowed wi

6、th a symmetric metric g.2、测地线 The trajectories of freely falling test bodies are geodesics of that metric.3、local SR=LLI In local freely falling reference frames,the non-gravitational laws of physics are those written in the language of special relativity.不同Metric theory 不同在于 1怎么来的决定引力场的场方程不同 Brans-

7、Dicke scalar+tensor Einstein GR tensorVessot&Levine 1979 火箭引力红移实验UCR=Universal Clock RateHartle 10.110五大经典检验 引力红移实验1979 Classical tests 4-5-6 Transponder异频雷达收发机 一阶、二阶效应 因子叠加 vs 叠乘火箭红移实验构造设计（自动）雷达异频收发机天才设计：自动异频收发 固定？教材第221页第二段第一句:a transponder on the rocket，which then sends it back again at the frequ

8、ency it was received.收（音、视）+发需要准确到Doppler效应二阶往返Doppler效应是叠乘，非叠加！k1+V+V2/2 k2=(1+V)/(1-V)(1+V)(1+V+V2)(1+V)2+V2(1+V)1+2V+2V2 往返是否有二阶？教材错！有4倍的二阶思路图 后半Einstein引力场=弯曲时空？四点引力时间膨胀=时间弯曲闵氏时空一体几何转盘非欧几何潮汐引力时空弯曲 时间弯曲warped/curved Ohanian:runs slowgeodesicwarp Similar on Earth范式 In diagram:illusion because curv

9、ed depicted in flat plane;curved/warp spacetime as a wholeflat spacetime curved!关键要有Minkowski观念Schilds ladder 如何确定静止 无穷远精度 双曲加速 常引力场 倒数加速度vs平方反比范式paradigm 作业：哪种推导 超距与场Ohanian提及 量子力学测量解释不相容 推导时用的牛顿或狭义 结果却没有全局平直时空=没有全局惯性系（钟尺）LIF弯曲时间弯曲时空类比地球球面弯曲直观=测地线减速偏离正曲率两次相交习题6.14潮汐引力 径向拉伸+横向挤压 三种摆法 潮汐加速度=？测地线偏离加速度=曲率123212112rr-rMGM-FEinstein转盘(匀速V)：数量杆数目 L0=桌面测得外围外围周长 L=转盘系测得自身盘自身盘周长0000-1/222LLLLLLCV-1，量杆rod=ruler尺子Ehrenfeist佯谬非欧几何：周径比L/D/DLLLL000 曲率正or负？（2.19）式 空间弯曲 时空平直 匀加速系Einstein引力场=弯曲时空？四点 转盘非欧几何空间弯曲 闵氏时空一体几何 引力时间膨胀=时间弯曲 潮汐引力(我补充Schild)前3不一定时空弯曲?