廣義相對論ppt課件-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 面位置上 9和 10點鐘方向的藍色影像，可能都來自這個正在形成中的奇特星系，甚至星系團中心左方的那團藍色的斑點，可能也是這個星系的幻影。這一研究成果于 12月 16日在新聞發布會上公布。斯伯格聲稱，這兩項研究結果之間的一致性“是愛因斯坦廣義相對論的一次勝利”，這一理論將引力描述為時間與空間幾何體系中的屬性之一。費米是第一位對宇宙粒子如何被加速到高速做出推測的科學家，他的理論為認識“費米”望遠鏡所要揭示的新現象奠定了基礎。有些模型預言，時空的泡沫會使得高能伽瑪射線光子的運動速度比低能光子慢得多。在費米 LAT在這次持續 量光子中，有兩個能量差異 100萬倍。人們期待，充滿宇宙間的暗物質粒子相互湮滅時同樣會產生高能光子即伽瑪射線。 現在，美國科學家則更進一步，他們以比以前精確 10000倍的精確度驗證了愛因斯坦的時間相對論。接著，第三束激光束繼續將同一個原子再生為兩種狀態。”這項研究也對實踐應用有很大的幫助，比如，衛星定位系統可以發出更精確的同步信號，衛星導航儀用戶在定位自己的位置時精確度可達到毫米級。近年來，關于脈沖雙星的觀測也提供了有關廣義相對論預言存在引力波的有力證據。 GPS是靠美國空軍發射的 24顆 GPS衛星來定位的（此外還有幾顆備用衛星），每顆衛星上都攜帶著原子鐘，它們計時極為準確，誤差不超過十萬億分之一，即每天的誤差不超過 10納秒（ 1納秒等于 10億分之一秒），并不停地發射無線電信號報告時間和軌道位置。受地球質量的影響，在地球表面的時空要比 GPS衛星所在的時空更加彎曲，這樣，從地球上看， GPS衛星上的時鐘就要走得比較快，用廣義相對論的公式可以計算出，每天快大約 45微秒。 GPS的使用是1993年開始的，但是早在 1955年就有物理學家提出可以利用在衛星上放置原子鐘來驗證廣義相對論了， GPS實現了這一設想，并讓普通人也能親身體驗到相對論的威力。 只涉及轉動和空－時平移 時， Lorentz群與 Galileo群一樣。如果光源正對著觀測者運動，即 ，則（ ）式給出紫移，其因子是 2022/3/13 廣義相對論 _緒論 35 （ ） （ ） 粒子動力學 ? 定義一個作用于坐標為 的粒子上的 相對論性的力 ? 如果 已知，則能計算粒子的運動。 下面把上述流體的定義變換為能量－動量張量的表述。 ? Euclid幾何的第五公設 “若一直線與二直線相交，其同側二內角之和小于二直角，則當此二直線無限延長時，必相交于二內角和小于二直角之一側。 Gauss假定：在空間任一足夠小的區域內都能找到一局部 Euclid坐標系 使得在坐標為 與 的兩點之間距離滿足 pythagoras 定理： 2022/3/13 廣義相對論 _緒論 48 2022/3/13 廣義相對論 _緒論 49 ? 如果曲面是非 Euclid的，那么用滿足 Pythagoras定律的Euclid坐標系 就不能覆蓋它的任何 有限 部分。 匈牙利物理學家厄缶（ E246。 ? 狹義相對論使空間和時間的理論所受的修改是深刻的，但一個重要之點未動：對于一只同（特定的）參考系相對靜止的時鐘上兩個選定的指針位置，總對應著一個具有一定長度的時間間隔， 這個間隔同地點和時間無關。 (2) 黑洞附近時間 ?空間和物質的性質 。 2022/3/13 廣義相對論 _緒論 53 2022/3/13 廣義相對論 _緒論 54 $3. 空間－時間連續區 ? 表示自然界普遍規律的方程所要求的廣義協變性 ? 在廣義相對論里，空間和時間的量不能如下定義：即以為空間的坐標差能用單位量桿直接量出，時間的坐標差能用標準鐘量出。 2022/3/13 廣義相對論 _緒論 51 3. 相對性原理的歷史 ? Newton力學定義了一類參考系，叫做 慣性系 。 ? Galileo (15641642) 發現落體的速率與其質量無關。 高斯（ Gauss 17771855）、鮑耶（ Bolyai 18021860）、羅巴切夫斯基（ Lobatchevsky 17931856）三人各自獨立地發現了非歐幾何（雙曲線幾何學），按現代術語所稱的 二維負常曲率空間 。其動坐標 與實驗室坐標 的聯系是 其中 是由（ ）－（ ）所定義的“推動”。 但我們可以通過把其它的場考慮進去，加到能量－動量張量的表達式中，構造一個守恒的張量，從而保持 守恒。此觀測者將計算出原時間隔為 看見此時鐘以速度 v運動的第二觀測者，將觀測到兩次滴答聲之間的間隔為 ，空間間隔為 ，他將斷定原時間隔是 但已假定兩個觀測者都用慣性坐標系，因而他們的坐標之間有一個Lorentz變換關系，由于原時相等 〔 根據 （ ）式 〕 ，看到時鐘在運動的觀測者，將發覺它的滴答聲的周期是 （ ） 2022/3/13 廣義相對論 _緒論 34 時間膨脹與 Doppler效應表觀時間膨脹或收縮的區別 ? 如果我們的“時鐘”是運動的光源，光的頻率是 ，則由 （ ）式得知相繼發射的兩次波前（比如說，電場某分量的最大值）之間的時段為 。 光的波陣面的 就等于光速，就等于 1；因此，光的傳播由下式所描述 實行一個 Lorentz變換后并不改變 ，因而 ，所以 即光速在新坐標系仍等于 1。此外， GPS衛星的運行軌道并非完美的圓形，與地面的距離和運行速度會有所變化，如果軌道偏心率為 ，時間就會有 46納秒的誤差。根據狹義相對論，當物體運動時，時間會變慢，運動速度越快，時間就越慢。廣義相對論對于研究天體結構和演化以及宇宙的結構和演化具有重要意義。愛因斯坦找到了物質分布影響時空幾何的引力場方程。美國加利福尼亞大學伯克萊分校助理教授霍爾格 穆勒認為，這一數字是正確的。科學家們所采用的技術實際上調用了一個奇怪但真實的量子力學現象，即原子可以被同時刺激成兩種狀態。距離重力源越遠，時鐘運轉的越快；反之，越靠近重力源，時鐘運轉的越慢。愛因斯坦仍舊占據主導。而費米對同一伽瑪射線暴中兩個光子的觀測數據沒有表現出這一點，因此就排除了某些新的引力理論。 費米大視場望遠鏡（ LAT）的首席研究員、加州帕洛阿爾托（ Palo Alto）斯坦福大學的彼得 最新的發現令科學家能夠看到實驗室中無法復制的高能光線的作用，從而能幫助科學家更清晰地研究愛因斯坦的相對論。 2022/3/13 廣義相對論 _緒論 19 威赫里寧認為：“我們所看到的是暗能量的一種明顯的效應。 美國馬薩諸塞州劍橋市史密森尼天體物理天文臺的天體物理學家阿列克謝 Cackett 引力透鏡 （ gravitational lensing） 2022/3/13 廣義相對論 _緒論 15 說明 : 這是哈勃望遠鏡 1994年 10月攝下的美麗照片是星系團 0024+1654，其中頗為引人注目的周圍一圈外觀十分相近的藍色念珠狀物體。 PSR J07373039A/B雙脈沖星系統 愛因斯坦 1916年在他的廣義相對論中預言：宇宙空間中可能有引力波存在。由于脈沖星體積太小，而且與地球距離太遠，因此人類很難直接觀測到他們的方位。除了對引力波的直接探測外，框架拖曳也許是最重要的一種效應了。 ? 除了以上四大驗證外， 1978年泰勒等人通過對一顆射電脈沖雙星（ PSR193＋ 6）軌道周期所作的多年觀測，間接證實了引力波的存在。三年后，佩蘭據此作出實驗測定，證實了 Einstein的理論預測。1906年， Einstein又把量子概念擴充到物體內部粒子的振動上去，解決了低溫時固體的比熱同溫度變換的關系問題。 ３．宇宙學－－ Einstein建成廣義相對論后不久，就試圖用來考查宇宙空間問題， 1917年的論文被認為是宇宙學的開創性文獻。 楊振寧認為，愛因斯坦不僅 改變了我們對空間、時間、運動、能量、光和力的基本概念 ，他獨特的性格將持續激發一代代的學者： 他是一位孤獨的思想家，無所畏懼、獨立、具有創造性，并且倔強。在愛因斯坦 1905年提出相對論前，荷蘭物理學家 洛倫茨 和法國數學家 龐加萊 已經在相對論這個方向上做了大量工作。緬懷偉人，繼承遺志。這是一篇沒有參考文獻的論文，在末尾愛因斯坦只對他的同事和好友貝索（ Michele Besso） 表示感謝。 第一篇 《 分子大小的新測定 》 （ A new determination of molecular dimensions ）是申請蘇黎世大學博士學位的論文。 愛因斯坦 （ Albert Einstein， ），舉世聞名的德裔美國科學家，現代物理學的開創者和奠基人。而且，由于參與這種追逐，他的胃是有可能得到滿足的；但是， 一個有思想、有感情的人卻不能由此而得到滿足。盧米涅 [法 ]) ? 科普書 《 宇宙的琴弦 》 (格林 [美 ]) ? 科普書 《 超越時空：通過平行宇宙、時間卷曲和第十維度的科學之旅 》 (加來道雄 ) ? 科普書 《 平行宇宙 》 (加來道雄 ) 2022/3/13 廣義相對論 _緒論 2 2022/3/13 廣義相對論 _緒論 3 當我還是一個相當早熟的少年的時候，我就已經深切地意識到， 大多數人終生無休止地追逐的那些希望和努力都是毫無希望的 。 這種經驗引起我對所有權威的懷疑 ，對任何社會環境里都會存在的信念完全抱一種懷疑態度，這種態度再也沒有離開過我，即使在后來，由于更好地搞清楚了