广义相对论课堂5引力红移时间膨胀检验和推论.ppt
广义相对论课堂5引力红移/时间膨胀检验和推论,2012.9.25,作业改为周四收发,收在课前发在讲台或我下去今天的可节后交,研究生课程冲突吗？,1.本科生课程安排：9月29日(星期六)上10月4日(星期四)的课程,原安排在9月29日（星期六）和9月30日（星期日）的课程停上,安排在10月6日(星期六)和10月7日(星期日)的课程正常进行。2.研究生课程安排：9月30日至10月7日的课程停上。9月29日（星期六）的课程正常进行。,批改后，你最好做什么？,例程活动：总结上次课主题,分解=LorentzEinstein=运动学引力,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=,唯一工业应用极端重要,GPS论文项目MIT材料,量纲分析dimensional analysis,C信号速度GM、R,活动1：快速说明无量纲。思考20秒、写下或解释给邻座,记忆术,能量比,Action 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 Universe,N1036,示范：走时率比例差异,rate=N/TN=T,Action 2:local law=global effects local law=equation+measure，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 Invariance,WEP,The trajectory of a point mass in a gravitational field depends only on its initial position 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LIF,LLI=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FFFSEP例：电磁精细结构常数测量速度相对性原理SR,LPI=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EEP,EEPMetric Theory,Metric theory,1、Spacetime is endowed with 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-Dicke scalar+tensorEinstein GR tensor,Vessot&Levine 1979 火箭引力红移实验UCR=Universal Clock Rate,Hartle 10.110五大经典检验,引力红移实验1979Classical tests 4-5-6Transponder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 frequency 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+V2/2k2=(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/curvedOhanian:runs slowgeodesicwarpSimilar on Earth范式In diagram:illusion because curved 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,Einstein转盘(匀速V)：数量杆数目,L0=桌面测得外围周长L=转盘系测得自身盘周长,量杆rod=ruler尺子,Ehrenfeist佯谬,非欧几何：周径比,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?,什么是弯曲？,
