现代宇宙学教学第5章时空观的革命融融.pptVIP

sunlight@zju.edu.cn * * * * * * 谁创建了相对论？ 1892 洛伦兹－斐兹杰惹收缩 （1892） （1889，1893） 1902 庞卡莱（彭加勒）否认绝对空间，绝对时间（但仍承认有以太） 批评相对于绝对空间的动尺收缩假设，认为“相对性原理”适用于电磁理论 1892年 1889年 1887年佛格特，1889年拉摩 1904 洛伦兹部分接受庞卡莱批评 提出地方时间 （非真实时间） 给出洛伦兹变换 （1887 佛格特，1898 拉摩） 电子质量公式 1904年，洛伦兹 1904 庞卡莱 正确表述“相对性原理” 提到用光信号对钟，但认为得到的是地方时间，不是真实时间。 推测真空中光速c是常数，且可能是极限速度； 洛伦兹只有近距离的眼光，没有远距离的眼光，他只重视实验与观察，缺乏哲学思考。庞卡莱只有远距离的眼光，没有近距离的眼光。他只重视数学和哲学，但忽略实验与观察。 只有爱因斯坦具有自由的眼光，即近距离又远距离的观察问题，即重视实验与观测，又重视哲学思考。所以只有爱因斯坦发表了相对论。 洛伦兹曾反对爱因斯坦的相对论 庞卡莱从来没有对“相对论”表示过赞同，他对爱因斯坦作过如下评价： 爱因斯坦先生是我所知道的最有创造思想的人物之一，尽管他还很年轻，但已经在当代第一流科学家中享有崇高的地位。……不过，我想说，并不是他的所有期待都能在实验可能的时候经得住检验。相反，因为他在不同方向上摸索，我们应该想到他所走的路，大多数都是死胡同；不过，我们同时也应该希望，他所指出的方向中会有一个是正确的，这就足够了。 马赫、洛伦兹、庞卡莱等许多人为相对 论的建立作了大量准备工作，但相对论的创 造者只有一个人：爱因斯坦。 1、你从狭义相对论建立的过程中学到了那一点你认为是印象最深的？ 2、目前宇宙飞船能达到的速度约为 试估算飞船上的钟要多少年后才比地面上的钟慢一秒（这已由1971年原子钟实验所证实）？ * * * （1）．弯曲空间（黎曼几何）的特点 在狭义相对论中认为时、空相互无关，不再独立，是一个整体，称为四维空间。有引力场的空间-时间（四维空间）是弯曲的。 （2）．万有引力是时空弯曲的表现 爱因斯坦推测引力效应可能是一种几何效应。万有引力不是一般的力，而是时空弯曲的表现。由于引力与质量有关，所以时空弯曲与物质的存在和运动有关。 物质告诉时空如何弯曲 时空告诉物质如何运动 二 、 广义相对论的检验 水星近日点反常旋进 水星的椭圆轨道会发生进动。这是因为根据广义相对论，在太阳周围空间发生弯曲，使行星运动轨道进一步弯向太阳，于是不再是一个封闭的椭圆了。行星每转一圈又回到近日点时，近日点位置有一个移动，这现象称为行星近日点的进动。也得到了实验的证实，这是广义相对论得到证实的第一个实验。 2 引力红移 3 雷达回波延迟 广义相对论预言： 雷达回波将延迟一定的时间Δt ，若是金星，理论计算的结果是Δt = 20.5×103秒。1971年夏皮罗等人的测量结果对此的偏离不到2%；80年代，利用在火星表面的“海盗着陆舱”宇宙飞船的应答器来代替反射的主动实验，使相对论性延迟测量中的不确定度，从5%减到0.1%，检查精度提高了50倍。 是地球到太阳的距离 是太阳到其他行星的距离 是太阳中心到雷达波的最小距离。 α角很小，但在天文学上可以准确测定，不过必须在日蚀时才能测准。 4 图15.5-5 平直的二维空间 图15.5-6 弯曲的二维空间 图15.5-8 质量 （如太阳） 使时空弯曲 质量（如太阳）使时空弯曲 英国剑桥大学的天文学家和物理学家爱丁顿，读过爱因斯坦的《广义相对论的基础》的单行本。他认识到检验光线弯曲是非常重要的事，就于1917年2月写信给英国皇家天文学会，强调应该做这件事。英国皇家天文学会采纳了爱丁顿的建议。根据预测， 1919年5月29日，将在地球的某些地区看到日全食。于是英国皇家天文学会派遣了两支远征队前往观测。一队由爱丁顿亲自率领，前往非洲西部几内亚湾的普林西比岛观测日全食；另一队由格林威治天文台的克劳姆林率领，到南美洲已西东北部沿海的索布腊尔去观测。 教授论坛\爱因斯坦与爱丁顿_4.flv I:\时空观的革命\