广义相对论效应

3强等效原理

与时空弯曲

9岁的爱德华:

“爸爸，你为什么这样出名？”

爱因斯坦：

“你看见没有，当瞎眼的甲虫沿着球面爬行的时候，它没发现它爬过的路径是弯的，而我有幸地发现了这一点。”

广义相对论

的基本原理

所有参考系都是平权的，物理定律必须具有适用于任何参考系的性质。强等效原理：

在每一事件(时空点)及其邻域里存在一个局域惯性系,即与在引力场中自由降落的质点共动的参考系，在此局域惯性系一切物理定律具有狭义相对论的形式。注意到弱等效原理惯性质量=引力质量局域惯性系的惯性力是引力的一种形式即惯性力等效于引力爱因斯坦电梯“引力场等效加速度”？

如果

说“引力场等效加速度”，此结论未免过于粗糙。事实上，引力场并非简单地等效加速度，应该是“引力场中任一点及其邻域，等效于同处存在一个局部自由降落的参考系—局部惯性系，在其中狭义相对论定律完全适用。”一个定性例子有P、P’两位观测者，P在远离球对称引力源无穷远的K系处；P’在爱因斯坦自由降落的K’系中，即P’所受的引力和惯性力抵消，处于失重状态。P所在的为全局惯性系，P’所在的即为局部惯性系。K系(缸局域连惯性呜系)漏:设有泊一宇世宙飞雕船在掏星球膏引力还场中闹自由瓶降落向,它坡从很中远的默地方O’(在那障里星解球引印力几铲乎不份存在蚀)开造始自还由降泊落,江经荣一定搏时间炊它到振达距慌球心骡为r的地蹲方P’.在此抛局域甩惯性值系一冒切物捏理定背律具描有狭忠义相都对论邻的形提式。K’系(受非惯退性系白)两种芹等效贺的观疑点：(1毛)星球胀参考笼系是藏相对怎惯性就系K向上倦作加析速运茂动的林非惯蛛性系K’,所谓燥“引或力”菌不过薄是其田中惯凤性力朋的表涉现。(2撑)星球权参考挡系是吉个有童引力堡场的暗静止匆参考董系,刷这也鲁是非双惯性泊系。采用火观点(1初)当飞孤船离赴星体脾很远够时，葛它对驻惯性益系K静止边，其岂固有绵时空题间隔鹅为dt’、dr’.到达插星体愚附近割时已琴具有趴速度其时砖空间揪隔变猫为dt、dr切换心到观博点(2槐)即K’是个榴有引岔力场项的静偷止系猴。按苦等效叉原理民,dt、dr应理窃解为援无穷获远无候引力雀场处犬观察贩者测斑得引吃力场崇中的擦时空牲间隔欠，而dt’、dr’是引颂力场温中观吼察者孟测得舍夲处响的固殿有时乒空间纪隔。上式吃意味匹着：在引共力场额中发弯生的李物理警过程全，在手远处书观察因，其鸽时间传节奏岭比远婶处观朴察者追当地姿的固保有时谈慢，顽其空嘉间距哈离比幸远处温观察猾者当置地的凑固有悦长度差短。脸这就渡是引聋力产使生的翻时空鲜效应粱。引力马的时迫空效剧应引力批场中喇的能企量守跨恆关齿系设离枝引力稠场无温穷远贺处引压力势呆能为流零引力嫁的时仰空效滋应示径意图星体部附近徐的局路域惯谁性系K’相对订于惯刷性系K的速舱度为按狭明义相娃对论裳的洛无仑兹茶变换屡：上式网中dt、dr应理卖解为条无穷巡寿远无催引力粘场处（惯性炮系K）观察榴者测蕉得引杰力场（局域薯惯性堆系K’）中的残时空梯间隔摩。dt’、dr’是引把力场（局域娃惯性凯系K’）中的拘固有屿时空的间隔抵。引力易的时茂空效涨应可以校得出报以下宾结论在引兆力场躬（局域智惯性质系K’）中发催生的轰物理泄过程道，在琴远处脊（惯性桃系K）观察莫，其刊时间荷节奏猎比当俗地固猛有时陈慢，浅其空袄间距溜离比度当地朝的固裹有长陕度短谱。广义萝相对蝇论的颠时空陕描述广义津相对熔论下绣的时划空描岩述，柱对初辅学者趴说时驳空是婚弯曲速的，遇不好联理解孟。如若果预赏先建暮立了烟“等涛效局沫域惯背性系蜘”的拨概念北，则第对应绞不同柴的引粉力场添点的跳极小故邻域柳有不昌同的斥局域迁惯性霜系，补不同沟的局顶域惯拜性系斤中有决不同靠的空应间收未缩和腹时间欢延缓仁，这穴样对遭整个势的时电空不直再是次平坦缝的也积就比敌较好恩理解录了。星体毒附近占的局目域惯依性系K’相对拘于惯昨性系K的速挑度为上式纽奉意味欠着：在引者力场慕中发董生的描物理抱过程哥，在乌远处拜观察链，其剪时间毛节奏留比远彩处观嗓察者疗当地右的固纪有时恋慢，滔其空项间距坑离比屈远处扁观察响者当妹地的茧固有帜长度车短。琴这就越是引添力产啄生的付时空浆效应引力肥的时抛空效卵应总而源言之星体边附近r处的局课域惯仍性系K’相对歌于惯劳性系K的速杜度为引力谦场中粒子托速度队变慢由洛仑镰兹变晃换可知筝，K系中稳观测抹到K’中的粒口子速凯度为引力民场中作光速丢变慢时空西弯曲由于解引力康场在玻不同楼的时喊空点（局域惯您性系K’）其时晚空间雅隔的讽变换有不同带的比免值（婆因为丑每个时空液点的您速度不车同），狮故出姜现时空的不修均匀控。（这是时空讯弯曲屈的一况个定栽性形龟象化解释叮而已押，深掌入的下理解耳需要广义窑相对论继的理谊论公舍式和非高深仁的数丛学。）时空蚀弯曲能一例匀速俯转盘挠，K系静责止,虚K’系与夸弧元误共动:几个猫可观挣测的蚁广现义相榨对论效应广义最相对桃论的裳验证并和允效应水星愈近日酒点进箭动光线容引力围偏转光线稼引力恭红移雷达务回波茅延迟GP旅S要用寨广义阔相对摸论修沃正“广解义相梳对论雹适用乌于大狱尺度寇的时标空，轰其成侧果主正要在渡宇观位世界澡里才标能显体示出卸来”里的提熄法是新过时伞的。稠现行支普遍护应用许的GP批S，安放盖在卫掏星上桌的钟进就要委不断宏用相额对论悲（特油别是耳广义剑相对千论）陕修正炼。否传则，痰每秒零定位供误差检达十淡多厘您米，剑一天先积累霸下来爸，误咬差达咬十公申里以穗上。产这样烫的定阿位，击显然择是没爹有用取的。引力院场中粒子扬速度逐变慢由洛仑善兹变睡换可知聚，K系中洒观测高到K’中的嗽粒子霉速度滚为引力冶场中蔑光速底变慢由此送可得姨到几个驶可观况测的广义汇相对匹论效姜应广义疲相对岩论验蚁证之胃1水星储近日翼点进荒动广义吼相对求论验捆证之航1按牛地顿力川学，秘行星果的轨薄道是认以太教阳为惊焦点车的椭统圆形快闭合义曲线带，实陶际天找文观边测到播水星鸽在近扯日点心有进秤动，餐每世法纪55纸57劝.6偿2”，比阶牛顿误理论霞的计伟算值能多了44绸.1缎1”，成趣了世宿纪之妨谜。贪直到贩广义井相对运论成淋功预正言了脊水星背在近震日点断的进共动，舰每世挎纪应臂有44哨.1友1”的附坝加值威。这矛是时申空弯控曲对骂牛顿询反平颜方定疾律的径修正仆。可兔以看侄作是像广义酒相对付论早摄期重荷大验津证之传一。广义膀相对俘论验恩证之哨2光线惯引力哀红移按广诉义相穷对论侨，在凑引力汉场中做，光速雀变慢潜，光的认周期小变长沉，频趋率变复小，途颜色嘉变红名，称童为引堂力红倘移现督象。广义疲相对哄论验组证之沉2引力遵红移罚效应珠是非膛常小丑的，挠直到诉上世拐纪六妇十年怎代以抱后才医得到拿比较膀确定哀的结负果。19栋61年观柏测了口太阳迁光谱抗中的芬钠谱亭线的双引力垒红移棕；19瓶71年观漠测了泡太阳胖光谱冤中的卡钾谱鲁线的天引力皮红移观；19宜71年观仁测了修天狼车星伴裹星光趣谱中节的钾阁谱线因的引披力红曾移；19猛58年庞刻德等絮人完嘴成了航第一厅个地杯面上哭的引感力红析移实裁验广义黄相对挥论验咱证之挖3光线鼓引力置偏转按广讯义相守对论山，在肾引力羞场中坡，光速戴变慢刻，光粥的传格播方留向与吴光速蜓有关仅，可渐以通轻过理呆论计任算得搂到，办光线矛通过挨质量逆为M的星剖体时蔑产生食的偏话转角列为：光线绕引力蹄偏转奏的示捆意图广义醋相对抖论验刃证之吩3（a）按广幅义相缓对论光线倘经太母阳附体近的新引力结偏转违角度的理论天值为1.埋75〃19示19年巴迁西日次全食杆时，奶测量光线骗经太丑阳附爬近的瓜引力判偏转窝角度为δ≈柄1.纷5〃～2考.0〃19酸75亮年对统射电只源0哨11世6+苏08脱观测桃到射企电波的引努力偏排转角攻度为δ≈颜1.酷76拴1〃±0.虹01性6〃理论湖值和观测值符钟合得训相当祥好。广义兵相对唤论验溉证之毛2（b）引力触透镜按广退义相苗对论冷，光线宋经星霉球附部近会嘉发生想引力英偏转赌。19绞36年，床爱因宗斯坦裂证明置，引力诊偏转本使球对醋称引谦力场竟出现心引力隐透镜茄效应染，一室般形亚成双宰像，晚但两氧像十斗分靠昏近，平不易打分辨菌。引力耗透镜瓦示意座图引力坚透镜叠与光箩学透过镜引力赛透镜短与光肌学透镜灶不同紧，它曲的会聚作姥用是朱散焦舞的，犹如劝一个雾玻璃诞酒杯底部撇的会演聚作跨用那样（塌如右艇图所拨示）﹔因此洒它的蜡成像散情况十刷分复狐杂。19该57年，猫瓦尔音什等齿发现处一对慕孪生室星体QS政Os轨09那57名+津56往1A藏\B，它展们之户间的幅角分离立只有5.蜡7’’，发皆射光把谱和座吸收啊光谱几乎经完全压一致咸，红裙移量播也都在为1.秒4。后经悔多方奏面观赚测，寸确认歇这是疫引力瓜透镜的第促一个量事例闯。以后估又陆融续发拆现其严他一酿些甚舟至是蜘多重成娇象的压事例披。广义居相对掠论验损证之女4雷达耗回波叔延迟引力意场中数光速填变小安的一钓个可距观测衫效应扛是雷老达回先波延逐迟。葛广义卸相对狡论预侄言，请雷达扇回波筋将延胡迟一拔段时沿间，就其理蕉论计阔算值西与19世71年夏糕皮罗性等对约金星劣的观研测值京相符棵。这刚应是箱光速寇减小倚引起程的，毅而因线光线明偏转物而路绣程加夫长的菠影响减要小营三至舞四个跪数量珍级。雷达趋回波佩延迟徐示意饥图对金觉星的新雷达拌回波弊延迟撒时间梯，按广义爬相对刊论的啦理论滴计算定值为2.尿05齐×1充0-欣4秒，澡与19咳71年夏呀皮罗枝等人广对金印星的盈观测值描偏离阵不到2％。洒此后贸，利耐用固雪定在火星恳和水抹手号勉、海爪盗号晚等人毙造天伴体上的应仿答器脑来代朗替反续射的决主动沃型实立验，得到小了更苍好的剧结果邮。引力办波的雷预言击和贤引力盾波的轮探测爱因叹斯坦更从他腊的引元力场肌方程预炉言，茶存在靠以光魂速传树播的引熄力波拥，引柿力波蚊具有肃如图所钓示的忠偏振吼态。可能馒的引低力波剂源1.连续财引力笛波源倍：旋转贞的、到质量潜分布习不对像称的盟天体。惯例如更蟹状钟星云牧中子寄星f=圈60么H胁z，相对叨振幅h为10-2蛙5;其他葵重要吵双星相对种振幅h为10-2姥0-1斗0-