廣義相對論效應

3強等效原理

與時空彎曲

9歲的愛德華:

“爸爸，你為什么這樣出名？”

愛因斯坦：

“你看見沒有，當瞎眼的甲蟲沿著球面爬行的時候，它沒發(fā)現它爬過的路徑是彎的，而我有幸地發(fā)現了這一點?！?/p>

廣義相對論

的基本原理

所有參考系都是平權的，物理定律必須具有適用于任何參考系的性質。強等效原理：

在每一事件(時空點)及其鄰域里存在一個局域慣性系,即與在引力場中自由降落的質點共動的參考系，在此局域慣性系一切物理定律具有狹義相對論的形式。注意到弱等效原理慣性質量=引力質量局域慣性系的慣性力是引力的一種形式即慣性力等效于引力愛因斯坦電梯“引力場等效加速度”？

如果

說“引力場等效加速度”，此結論未免過于粗糙。事實上，引力場并非簡單地等效加速度，應該是“引力場中任一點及其鄰域，等效于同處存在一個局部自由降落的參考系—局部慣性系，在其中狹義相對論定律完全適用?！币粋€定性例子有P、P’兩位觀測者，P在遠離球對稱引力源無窮遠的K系處；P’在愛因斯坦自由降落的K’系中，即P’所受的引力和慣性力抵消，處于失重狀態(tài)。P所在的為全局慣性系，P’所在的即為局部慣性系。K系(缸局域連慣性嗚系)漏:設有泊一宇世宙飛雕船在掏星球膏引力還場中鬧自由瓶降落向,它坡從很中遠的默地方O’(在那障里星解球引印力幾鏟乎不份存在蝕)開造始自還由降泊落,江經榮一定搏時間炊它到振達距慌球心騾為r的地蹲方P’.在此拋局域甩慣性值系一冒切物捏理定背律具描有狹忠義相都對論鄰的形提式。K’系(受非慣退性系白)兩種芹等效賀的觀疑點：(1毛)星球脹參考籠系是藏相對怎慣性就系K向上倦作加析速運茂動的林非慣蛛性系K’,所謂燥“引或力”菌不過薄是其田中慣鳳性力朋的表涉現。(2撐)星球權參考擋系是吉個有童引力堡場的暗靜止匆參考董系,刷這也魯是非雙慣性泊系。采用火觀點(1初)當飛孤船離赴星體脾很遠夠時，葛它對駐慣性益系K靜止邊，其豈固有綿時空題間隔鵝為dt’、dr’.到達插星體愚附近割時已琴具有趴速度其時磚空間揪隔變貓為dt、dr切換心到觀博點(2槐)即K’是個榴有引岔力場項的靜偷止系猴。按苦等效叉原理民,dt、dr應理竊解為援無窮獲遠無候引力雀場處犬觀察販者測斑得引吃力場崇中的擦時空牲間隔欠，而dt’、dr’是引頌力場溫中觀吼察者孟測得舍夲處響的固殿有時乒空間紀隔。上式吃意味匹著：在引共力場額中發(fā)彎生的李物理警過程全，在手遠處書觀察因，其鴿時間傳節(jié)奏嶺比遠嬸處觀樸察者追當地姿的固保有時談慢，頑其空嘉間距哈離比幸遠處溫觀察猾者當置地的湊固有悅長度差短。臉這就渡是引聾力產使生的翻時空鮮效應粱。引力馬的時迫空效劇應引力批場中喇的能企量守跨恆關齒系設離枝引力稠場無溫窮遠賀處引壓力勢呆能為流零引力嫁的時仰空效滋應示徑意圖星體部附近徐的局路域慣誰性系K’相對訂于慣刷性系K的速艙度為按狹明義相娃對論裳的洛無侖茲茶變換屢：上式網中dt、dr應理賣解為條無窮巡壽遠無催引力粘場處（慣性炮系K）觀察榴者測蕉得引杰力場（局域薯慣性堆系K’）中的殘時空梯間隔摩。dt’、dr’是引把力場（局域娃慣性凱系K’）中的拘固有嶼時空的間隔抵。引力易的時茂空效漲應可以校得出報以下賓結論在引兆力場躬（局域智慣性質系K’）中發(fā)催生的轟物理泄過程道，在琴遠處脊（慣性桃系K）觀察莫，其刊時間荷節(jié)奏獵比當俗地固猛有時陳慢，淺其空襖間距溜離比度當地朝的固裹有長陜度短譜。廣義蘿相對蠅論的顛時空陜描述廣義津相對熔論下繡的時劃空描巖述，柱對初輔學者趴說時駁空是婚彎曲速的，遇不好聯(lián)理解孟。如若果預賞先建暮立了煙“等濤效局沫域慣背性系蜘”的撥概念北，則第對應絞不同柴的引粉力場添點的跳極小故鄰域柳有不昌同的斥局域遷慣性霜系，補不同溝的局頂域慣拜性系斤中有決不同靠的空應間收未縮和腹時間歡延緩仁，這穴樣對遭整個勢的時電空不直再是次平坦縫的也積就比敵較好恩理解錄了。星體毒附近占的局目域慣依性系K’相對拘于慣昨性系K的速挑度為上式紐奉意味欠著：在引者力場慕中發(fā)董生的描物理抱過程哥，在烏遠處拜觀察鏈，其剪時間毛節(jié)奏留比遠彩處觀嗓察者療當地右的固紀有時戀慢，滔其空項間距坑離比屈遠處扁觀察響者當妹地的繭固有幟長度車短。琴這就越是引添力產啄生的付時空漿效應引力肥的時拋空效卵應總而源言之星體邊附近r處的局課域慣仍性系K’相對歌于慣勞性系K的速杜度為引力謙場中粒子托速度隊變慢由洛侖鐮茲變晃換可知箏，K系中穩(wěn)觀測抹到K’中的粒口子速凱度為引力民場中作光速丟變慢時空西彎曲由于解引力康場在玻不同樓的時喊空點（局域慣您性系K’）其時晚空間雅隔的諷變換有不同帶的比免值（婆因為丑每個時空液點的您速度不車同），獅故出姜現時空的不修均勻控。（這是時空訊彎曲屈的一況個定栽性形龜象化解釋叮而已押，深掌入的下理解耳需要廣義窯相對論繼的理誼論公舍式和非高深仁的數叢學。）時空蝕彎曲能一例勻速俯轉盤撓，K系靜責止,虛K’系與夸弧元誤共動:幾個貓可觀掙測的蟻廣現義相榨對論效應廣義最相對桃論的裳驗證并和允效應水星愈近日酒點進箭動光線容引力圍偏轉光線稼引力恭紅移雷達務回波茅延遲GP旅S要用寨廣義闊相對摸論修沃正“廣解義相梳對論雹適用烏于大獄尺度寇的時標空，轟其成側果主正要在渡宇觀位世界澡里才標能顯體示出卸來”里的提熄法是新過時傘的。稠現行支普遍護應用許的GP批S，安放蓋在衛(wèi)掏星上桌的鐘進就要委不斷宏用相額對論悲（特油別是耳廣義劍相對千論）陜修正煉。否傳則，痰每秒零定位供誤差檢達十淡多厘您米，劍一天先積累霸下來爸，誤咬差達咬十公申里以穗上。產這樣燙的定阿位，擊顯然擇是沒爹有用取的。引力院場中粒子揚速度逐變慢由洛侖善茲變睡換可知聚，K系中灑觀測高到K’中的嗽粒子霉速度滾為引力冶場中蔑光速底變慢由此送可得姨到幾個駛可觀況測的廣義匯相對匹論效姜應廣義疲相對巖論驗蟻證之胃1水星儲近日翼點進荒動廣義吼相對求論驗捆證之航1按牛地頓力川學，秘行星果的軌薄道是認以太教陽為驚焦點車的橢統(tǒng)圓形快閉合義曲線帶，實陶際天找文觀邊測到播水星鴿在近扯日點心有進秤動，餐每世法紀55紙57勸.6償2”，比階牛頓誤理論霞的計偉算值能多了44綢.1緞1”，成趣了世宿紀之妨謎。貪直到販廣義井相對運論成淋功預正言了脊水星背在近震日點斷的進共動，艦每世挎紀應臂有44哨.1友1”的附壩加值威。這矛是時申空彎控曲對罵牛頓詢反平顏方定疾律的徑修正仆?？赏靡钥粗蹲魇窍駨V義酒相對付論早攝期重荷大驗津證之傳一。廣義膀相對俘論驗恩證之哨2光線慣引力哀紅移按廣訴義相窮對論僑，在湊引力漢場中做，光速雀變慢潛，光的認周期小變長沉，頻趨率變復小，途顏色嘉變紅名，稱童為引堂力紅倘移現督象。廣義疲相對哄論驗組證之沉2引力遵紅移罰效應珠是非膛常小丑的，撓直到訴上世拐紀六婦十年怎代以抱后才醫(yī)得到拿比較膀確定哀的結負果。19棟61年觀柏測了口太陽遷光譜抗中的芬鈉譜亭線的雙引力壘紅移棕；19瓶71年觀漠測了泡太陽胖光譜冤中的卡鉀譜魯線的天引力皮紅移觀；19宜71年觀仁測了修天狼車星伴裹星光趣譜中節(jié)的鉀閣譜線因的引披力紅曾移；19猛58年龐刻德等絮人完嘴成了航第一廳個地杯面上哭的引感力紅析移實裁驗廣義黃相對揮論驗咱證之挖3光線鼓引力置偏轉按廣訊義相守對論山，在腎引力羞場中坡，光速戴變慢刻，光粥的傳格播方留向與吳光速蜓有關僅，可漸以通輕過理呆論計任算得摟到，辦光線矛通過挨質量逆為M的星剖體時蔑產生食的偏話轉角列為：光線繞引力蹄偏轉奏的示捆意圖廣義醋相對抖論驗刃證之吩3（a）按廣幅義相緩對論光線倘經太母陽附體近的新引力結偏轉違角度的理論天值為1.埋75〃19示19年巴遷西日次全食桿時，奶測量光線騙經太丑陽附爬近的瓜引力判偏轉窩角度為δ≈柄1.紛5〃～2考.0〃19酸75亮年對統(tǒng)射電只源0哨11世6+蘇08脫觀測桃到射企電波的引努力偏排轉角攻度為δ≈顏1.酷76拴1〃±0.虹01性6〃理論湖值和觀測值符鐘合得訓相當祥好。廣義兵相對喚論驗溉證之毛2（b）引力觸透鏡按廣退義相苗對論冷，光線宋經星霉球附部近會嘉發(fā)生想引力英偏轉賭。19絞36年，床愛因宗斯坦裂證明置，引力診偏轉本使球對醋稱引謙力場竟出現心引力隱透鏡茄效應染，一室般形亞成雙宰像，晚但兩氧像十斗分靠昏近，平不易打分辨菌。引力耗透鏡瓦示意座圖引力堅透鏡疊與光籮學透過鏡引力賽透鏡短與光肌學透鏡灶不同緊，它曲的會聚作姥用是朱散焦舞的，猶如勸一個霧玻璃誕酒杯底部撇的會演聚作跨用那樣（塌如右艇圖所撥示）﹔因此灑它的蠟成像散情況十刷分復狐雜。19該57年，貓瓦爾音什等齒發(fā)現處一對慕孿生室星體QS政Os軌09那57名+津56往1A藏\B，它展們之戶間的幅角分離立只有5.蠟7’’，發(fā)皆射光把譜和座吸收啊光譜幾乎經完全壓一致咸，紅裙移量播也都在為1.秒4。后經悔多方奏面觀賺測，寸確認歇這是疫引力瓜透鏡的第促一個量事例闖。以后估又陸融續(xù)發(fā)拆現其嚴他一釀些甚舟至是蜘多重成嬌象的壓事例披。廣義居相對掠論驗損證之女4雷達耗回波叔延遲引力意場中數光速填變小安的一釣個可距觀測衫效應扛是雷老達回先波延逐遲。葛廣義卸相對狡論預侄言，請雷達扇回波筋將延胡遲一拔段時沿間，就其理蕉論計闊算值西與19世71年夏糕皮羅性等對約金星劣的觀研測值京相符棵。這剛應是箱光速寇減小倚引起程的，毅而因線光線明偏轉物而路繡程加夫長的菠影響減要小營三至舞四個跪數量珍級。雷達趨回波佩延遲徐示意饑圖對金覺星的新雷達拌回波弊延遲撒時間梯，按廣義爬相對刊論的啦理論滴計算定值為2.尿05齊×1充0-欣4秒，澡與19咳71年夏呀皮羅枝等人廣對金印星的盈觀測值描偏離陣不到2％。灑此后貿，利耐用固雪定在火星懇和水抹手號勉、海爪盜號晚等人斃造天伴體上的應仿答器腦來代朗替反續(xù)射的決主動沃型實立驗，得到小了更蒼好的劇結果郵。引力辦波的雷預言擊和賢引力盾波的輪探測愛因嘆斯坦更從他臘的引元力場肌方程預爐言，茶存在靠以光魂速傳樹播的引熄力波擁，引柿力波蚊具有肅如圖所釣示的忠偏振吼態(tài)?？赡莛z的引低力波劑源1.連續(xù)財引力笛波源倍：旋轉貞的、到質量潛分布習不對像稱的盟天體。慣例如更蟹狀鐘星云牧中子寄星f=圈60么H脅z，相對叨振幅h為10-2蛙5;其他葵重要吵雙星相對種振幅h為10-2姥0-1斗0-