广义相对论课堂一课件

广义相对论课堂5引力红移/时间膨胀检验和推论2012.9.25广义相对论课堂5引力红移/时间膨胀检验和推论2012.9.1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作业改为周四收发收在课前2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。研究生课程冲突吗？1.本科生课程安排：9月29日(星期六)上3批改后，你最好做什么？事实性知识信博学、审问概念性知识（陈述性）结构解慎思、明辨策略性知识（程序性）How行笃行、行尽反思性知识元认知证反者道之动批改后，你最好做什么？事实性知识信概念性知识（陈述性）解策略4例程活动：总结上次课主题例程活动：总结上次课主题5分解=LorentzEinstein=运动学引力分解=LorentzEinstein=运动学引力6叠成乘综合效应实际钟v0推导钟固定v=0叠成乘综合效应实际钟v07水平平移vs斜坡平移信号速度水平平移vs斜坡平移信号速度8列表比较三种推导相同：固定？同步轨道近似？低速=弱场牛顿orSR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列表比较三种推导相同：Doppler辅助钟加速系信号光慢子光9唯一工业应用极端重要GPS论文项目MIT材料唯一工业应用极端重要GPS10量纲分析dimensionalanalysisC信号速度GM、R量纲分析dimensionalanalysisC信号11活动1：快速说明无量纲。思考20秒、写下或解释给邻座活动1：快速说明无量纲。思考20秒、写下或解释给邻座12记忆术记忆术13能量比能量比14Action2: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？Bindingenergy?引力束缚能=-牛顿（自）引力势能分解、2、用M、R=3、比例MartinRees7NumbersinUniverseAction2:推导比例=引力能/静质量能条件：球天体15结果：引力势能结果：引力势能16MartinRees,JustSixNumbersTheDeepForcesthatShapetheUniverseN1036MartinRees,JustSixNumbers17示范：走时率比例差异差异rate=N/TN=T示范：走时率比例差异rate=N/T18Action2:locallaw=globaleffectslocallaw=equation+measure，globallycompareandverify.三种推导讨论课Action2:locallaw=global191：FF(2)、auxiliaryclock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LPI1：FF(2)、auxiliaryclock辅助钟推导=20思路图前半思路图前半21EinsteinEquivalencePrinciple=EEPWEPLLI=LocalLorentzInvarianceLPI=LocalPositionInvarianceEinsteinEquivalencePrinciple22WEPThetrajectoryofapointmassinagravitationalfielddependsonlyonitsinitialpositionandvelocity,andisindependentofitscomposition.运动学力学其他物理LLI点质量SEPFFFpreferred对应原理LIFWEPThetrajectoryofapoint23LLI=LocalLorentzInvarianceTheoutcomeofanylocalnon-gravitationalexperimentisindependentofthevelocityofthefreely-fallingreferenceframeinwhichitisperformed.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SRLLI=LocalLorentzInvarianceTh24LPI=LocalPositionInvarianceTheoutcomeofanylocal non-gravitationalexperimentisindependentofwhereandwhenintheuniverseitisperformed.局域非引力同LLIEEPvsSEP何地引力红移实验GRE何时物理学常数上两者合起来时空positionLPI=LocalPositionInvarianceT25活动3：测试你对实验的理解时钟考题活动3：测试你对实验的理解时钟考题26牛顿版本的EEP牛顿版本的EEP27EEPMetricTheoryEEPMetricTheory28Vessot&Levine1979火箭引力红移实验UCR=UniversalClockRateHartle10.110五大经典检验Vessot&Levine1979火箭引力红移实31火箭红移实验构造设计（自动）雷达异频收发机火箭红移实验构造设计（自动）雷达异频收发机33天才设计：自动异频收发固定？教材第221页第二段第一句:atransponderontherocket，whichthensendsitbackagainatthefrequencyitwasreceived.收（音、视）+发天才设计：自动异频收发固定？34需要准确到Doppler效应二阶需要准确到Doppler效应二阶35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倍的二阶往返Doppler效应是叠乘，非叠加！k1+V+V2/236思路图后半思路图后半37Einstein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Einstein引力场=弯曲时空？四点引力时间膨胀=时间弯38时空弯曲时间弯曲warped/curvedOhanian:runsslowgeodesicwarpSimilaronEarth范式Indiagram:illusionbecausecurveddepictedinflatplane;curved/warpspacetimeasawholeflatspacetimecurved!关键要有Minkowski观念时空弯曲时间弯曲warped/curved39弯曲时间弯曲时空类比地球球面弯曲时间弯曲时空类比地球球面43弯曲直观=测地线减速偏离正曲率两次相交习题6.14弯曲直观=测地线减速偏离正曲率两次相交习题6.1444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=曲率潮汐引力径向拉伸+横向挤压45Einstein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量杆rod=ruler尺子Einstein转盘(匀速V)：数量杆数目L0=桌面测得外46Ehrenfeist佯谬Ehrenfeist佯谬47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非欧几何：周径比曲率正or负？48Einstein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?Einstein引力场=弯曲时空？四点转盘非欧几何49