相對論誕生課件

1、關(guān)于相對論誕生第一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月本節(jié)教學(xué)目的和要求1. 了解相對論產(chǎn)生的科學(xué)背景；2. 了解愛因斯坦的主要科學(xué)貢獻與思想方法；3. 掌握狹義相對論和廣義相對論的基本原理及其主要結(jié)論；4. 深刻理解相對論時空觀的科學(xué)與哲學(xué)意義。第二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月一、相對論產(chǎn)生的科學(xué)背景1. “以太風(fēng)”測定的零結(jié)果 17世紀到19世紀末，科學(xué)家們?yōu)榱藢ふ乙环N力學(xué)模型來解釋光學(xué)現(xiàn)象，由此而發(fā)展起來一套以太理論。 波動說把光解釋成為由以太傳遞的橫向振動，解釋了大部分光學(xué)現(xiàn)象。 某些以以太為基礎(chǔ)構(gòu)造的理論看上去還得到了實驗的證實。第三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2

2、022年6月尋找以太1. 1861年麥克斯韋把光看成是一種以波的形式通過以太傳播的電磁擾動。以太理論達到頂峰。2. 以太如此重要，需要做個實驗證明它的存在。3. 1879年麥克斯韋在致美國天文年鑒局托德的一封信中，提出了測定太陽系相對于傳播光的以太的運動速度的一個方案。第四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月邁克耳遜邁克耳遜（AAMichelson，1852-1931）看到公開發(fā)表的麥克斯韋的信之后，嘗試去做這個實驗。邁克耳遜先單獨做了一個實驗來測量地球穿過以太的效應(yīng)，1881年他發(fā)表結(jié)果說沒有發(fā)現(xiàn)地球相對于以太的可以檢測的運動。第五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月零結(jié)果幾年后

3、他又與一名化學(xué)教授莫雷（1838-1923）合作，以更高的精度重復(fù)了這個實驗，1887年他們公布實驗結(jié)果，仍然沒有發(fā)現(xiàn)地球相對于以太的運動。第六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月實驗的思想基礎(chǔ)在以太這個參考系中光速是均勻的，所以通過測量不同方向上光的視速度，比較它們的差異，就可以確定地球相對于以太的速度。第七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月光程差1. 假設(shè)實驗室坐標系存在沿C到A速度為v的以太風(fēng)，那么相對實驗室的光速，從A到C為c-v，從C到A為c+v，2. 在AB和BA方向光速為(c2-v2)1/2。3. 如果AB=AC=L，那么光在AB、AC間往返所需的時間分別為：4.

4、t1=2L/(c(1-v2/c2)1/2)和t2=t1/(1-v2/c2)1/25. 兩者之差t，忽略高階小項后，為Lv2/c3。相應(yīng)的光程差為Lv2/c2。第八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月條紋移動數(shù)0.371. 實驗儀器轉(zhuǎn)動90度，使得以太風(fēng)從A到B，于是光程差為- lv2/c2，轉(zhuǎn)動前后的總變化為2lv2/c2。2. 設(shè)為實驗所用光的波長，那么光程差的改變相應(yīng)于條紋移動數(shù)n為2lv2/(c2)。3. 邁克耳遜-莫雷的實驗長度為11米，波長等于5.910-7米。以太風(fēng)，也就是地球繞太陽的軌道速度每秒30公里，那么n約等于0.37。4. 0.37個條紋的移動在當時已經(jīng)足夠被觀測到

5、了。第九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月無法觀察到預(yù)期結(jié)果1. 為了保證精確，邁克耳遜和莫雷把實驗儀器浮在水銀上面，當儀器緩慢轉(zhuǎn)動時連續(xù)讀數(shù)。他們發(fā)現(xiàn)最大的位移不超過1%個條紋。2. 實驗無法觀察到預(yù)期的0.37個條紋的移動。3. 他們還在一天的不同時間和相隔六個月后重復(fù)做這個實驗，均未發(fā)現(xiàn)任何條紋移動。第十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月第十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月對零結(jié)果的可能解釋以太隨著地球一起運動，但這將使以太變得毫無意義?；蛘?，地球相當于以太靜止，但這幾乎是要倒退到中世紀以前的地心宇宙說?；蛘?，根本沒有以太這種東西，但是光的波動說理論和麥克斯韋

6、電磁理論都是建立在以太基礎(chǔ)之上的。第十二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月“大失敗”1. 邁克耳遜他們?nèi)鐚嵉貓蟮懒怂麄兊膶嶒灲Y(jié)果，但他沒有意識到他所做的實驗給出的結(jié)果所具有的重大意義，他稱他的實驗是一次沒有給出預(yù)期結(jié)果的大失敗。2. 但是正是這個實驗提醒人們必須重新審查被視為“神圣”的經(jīng)典物理學(xué)的根基。3. 邁克耳遜為此而獲得1907年的諾貝爾物理學(xué)獎，他也是獲得此獎的第一位美國人。第十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月洛侖茲的理論邁克耳遜-莫雷實驗的零結(jié)果大大震驚了當時的物理學(xué)家們，他們無法相信根本不存在以太這種東西，為了維護以太理論，一些科學(xué)家又提出了各種不同的假設(shè)來解釋

7、邁克耳遜-莫雷實驗的零結(jié)果。其中最著名的就是菲茲杰拉德和洛倫茲的假說。 第十四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月茲杰拉德1. 1892年愛爾蘭物理學(xué)家菲茲杰拉德（1851-1901）對邁克耳遜-莫雷實驗的零結(jié)果提出了一種新奇的解釋。他認為地球穿過以太運動，一切物體都要在運動方向上產(chǎn)生一定比例的收縮，既(1-v2/c2)1/2的比例收縮（v為物體與以太的相對速度，c為光速）。收縮的量隨物體運動速率的增加而增加。2. 按照這種解釋，干涉儀在地球真正的運動方向上總要縮短一些，其縮短的長度正好補償了光所經(jīng)過的路程的差異。不僅如此，一切可能的測量裝置，包括人的感官在內(nèi)，都要以同樣的方式相應(yīng)地收縮

8、。第十五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月荷蘭物理學(xué)家洛倫茲（Hendrik Antoon Lorentz 1853-1928）在1904年發(fā)表的以小于光速的任何速度運動著的體系中的電磁現(xiàn)象中把長度收縮歸結(jié)為一種特殊的動力學(xué)過程： 相對于以太運動的物體在運動方向上發(fā)生收縮；相對于以太靜止的物體長度不會收縮，哪怕相對于觀測者是運動的。 這就是絕對收縮理論，是以太理論面臨嚴重威脅時為了維護舊傳統(tǒng)運動觀念而作出的最后一次嘗試。 2.洛侖茲的理論第十六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 彭伽勒的思想 1895年，法國彭伽勒對用“長度收縮”假說來解釋麥克爾遜實驗進行批評；促使洛侖茲1

9、904提出“電子論方程”，彭伽勒1904年提出相對性原理這一名稱，認為無論對固定的觀察者還是對作勻速運動的觀察者，物理定律師是相同的。彭伽勒彌補了洛侖茲公式形式上的缺陷，第一次提出了“洛侖茲變換”的名稱，為相對論的發(fā)展奠定了良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。 彭伽勒于1898年猜測到光速不變且各向同性，這與愛因斯坦對同時性的定義相當接近，但彭伽勒未考慮到同時性的相對性問題，沒有對時間的絕對性問題提出異議。第十七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月二、愛因斯坦生平及主要貢獻愛因斯坦（Albert Einstein 1879-1955）出生于德國烏爾姆的一個猶太人家庭，幼年遷居慕尼黑。愛因斯坦到了瑞士，進了一

10、所大學(xué)。在學(xué)校他不能算一位好學(xué)生，一般課都缺席，只專心閱讀理論物理學(xué)前沿的書。他能各門課都及格是得益于一個朋友極好的課堂筆記。第十八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月專利局小職員大學(xué)畢業(yè)后的工作不好找，還是在借他筆記的朋友的父親的幫助下，在1901年進了瑞士伯爾尼專利局，謀得一個低級職員的職位。這一年他入了瑞士籍。在專利局他也不是一個安心本職的職員，滿腦子想的是當時理論物理學(xué)最前沿的問題。他的問題還不需要實驗室，只要鉛筆、紙張和頭腦。第十九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月主要科學(xué)貢獻1905年被稱作愛因斯坦的“奇跡年”，這一年愛因斯坦在德國物理學(xué)年鑒上發(fā)表了4篇論文，包括物理

11、學(xué)方面三項重要的發(fā)展，一個關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的啟發(fā)性觀點關(guān)于熱的分子運動論所要求的靜止液體中懸浮小粒子的運動論動體的電動力學(xué)物體的慣性是否與它所含的能量有關(guān)？這一年他還完成了博士論文“分子大小的新測定方法”，獲得博士學(xué)位。第二十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月主要科學(xué)貢獻1. 在第一篇文章中愛因斯坦發(fā)展了普朗克五年前提出的量子論，首次提出光量子的概念。2. 1921年的諾貝爾物理學(xué)獎授予愛因斯坦，就是因為他在光電效應(yīng)方面的杰出貢獻。3. 在兩個月后的第二篇論文中，愛因斯坦給出了布朗運動的數(shù)學(xué)分析。4. 根據(jù)愛因斯坦的布朗運動方程，可以求出分子的大小和構(gòu)成分子的原子的大小，使得道爾頓提

12、出原子論一百多年來人們首次可以得出原子大小的可靠數(shù)值。第二十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月論動體的電動力學(xué)1. 這一年對以后世界影響最大的一篇論文是論動體的電動力學(xué)，這篇后來被稱為狹義相對論的論文，突破了牛頓的絕對時空觀，把時間、空間和運動聯(lián)系起來，建立了物理世界四維時空統(tǒng)一的理論；2. 1916年建立廣義相對論，把時間、空間和物質(zhì)統(tǒng)一起來；3. 1916年提出受激輻射理論；4. 他晚年致力于引力場和電磁場統(tǒng)一起來的研究。第二十二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 愛因斯坦大事年表 阿爾伯特愛因斯坦（18791955） 1879年3月14日生于德國烏爾姆市 1896年 1

13、900年在瑞士蘇黎世工業(yè)大學(xué)師范系學(xué)習(xí)物理 1902 1909年在伯爾尼任瑞士專利局技術(shù)員 1909年1912年先后在蘇黎世大學(xué)和布拉格大學(xué)任理論物理學(xué)教授 19141933年任柏林威廉大帝研究所所長、普魯士科學(xué)院院士兼柏林大學(xué)教授 19331945年任美國普林斯頓高等學(xué)術(shù)研究院教授 1945年退休，1955年病逝。第二十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月三、狹義相對論 1.狹義相對論的創(chuàng)立 愛因斯坦在論動體的電動力學(xué)中指出： “企圖證實地球相對于光媒質(zhì)運動的實驗的失敗，引起了這樣一種猜想：絕對靜止這概念，不僅在力學(xué)中，而且在電動力學(xué)中也不符合現(xiàn)象的特性，倒是應(yīng)當認為，凡是對力學(xué)方程

14、適用的一切坐標系，對于上述電動力學(xué)和光學(xué)的定律也一樣適用，對于第一級微量來說，這是已經(jīng)證明了的。第二十四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月把猜想提升為公設(shè) 我們要把這個猜想提升為公設(shè)，并且還要引進另一條在表面上看來同它不相容的公設(shè)：光在虛空空間里總是以一確定的速度傳播著，這速度與發(fā)射體的運動狀態(tài)無關(guān)。由這兩條公設(shè)，根據(jù)靜體的麥克斯韋理論，就足以得到一個簡單而不自相矛盾的動體電動力學(xué)。光以太的引用將被證明是多余的。第二十五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月狹義相對論的兩條基本原理以上這一段話提出了狹義相對論的兩條基本原理：相對性原理：一切物理定律在所有慣性系中是等價的；光速不變性

15、原理：光在真空中的傳播速度為一常數(shù)c，與光源和觀測者的運動狀態(tài)無關(guān)。拋棄了被認為是充滿空間的以太和絕對的時空觀。第二十六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月洛倫茲變換設(shè)慣性系K相對慣性系K的運動速度為v（沿x軸），c為真空中的光速。則兩個系統(tǒng)之間的長度和時間的洛倫茲變換公式為：(1) x= (x+vt)/(1-v2/c2)1/2(2) y= y(3) z= z(4) t= (t+(v/c2)x)/(1-v2/c2)1/2第二十七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月愛因斯坦從相對性的基本原理和洛侖茲變換得出了狹義相對論的一系列結(jié)論：1. 同時性的相對性2. 時鐘變慢3. 長度收縮4.

16、 物體的質(zhì)量隨速度變換5. 質(zhì)能相關(guān)6. 能量、動量的統(tǒng)一第二十八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月時間的相對性（同時的相對性）：考慮永久放在K的原點上的一個按秒報時的時鐘。t= 0和t= 1對應(yīng)于該鐘接連兩聲滴答。洛倫茲變換的第一、第四方程給出t=0和t=1/(1-v2/c2)1/2。就是說從K來判斷K的1秒，實際上比1秒要長，因而該時鐘走得慢了（鐘慢效應(yīng)）。這就是運動系的時間膨脹。顯然當v = c時，時間停止了，但這是不可能的。這就是一般被稱為的“時鐘悖論”。第二十九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月“雙生子悖論”“時鐘悖論”后來轉(zhuǎn)換更富戲劇色彩的“雙生子悖論”，由法國物理

17、學(xué)家朗之萬提出。朗之萬是較早接受相對論的科學(xué)家之一，愛因斯坦說如果他沒有發(fā)現(xiàn)狹義相對論，朗之萬將會發(fā)現(xiàn)。如果雙胞胎兄弟中的一個留在地球，另一個去作星際旅行，飛船速度足夠大，直線飛向一顆恒星再飛回地球，最后旅行者發(fā)現(xiàn)在他出門的兩年時間里，地球已經(jīng)度過了兩個世紀。哲學(xué)家伯格森說，他正是聽了朗之萬1911年4月關(guān)于相對論的講演，才喚起他對愛因斯坦理論的注意。第三十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月長度的相對性（運動的長度縮短）沿K的x軸放置一根米尺，令其一端與點x= 0重合，另一端與點x= 1重合。問米尺相對于K系的長度為何？由洛倫茲變換易知，在t=0時兩點間的距離在K系中是(1-v2/c2

18、)1/2，就是說以速度v運動著的米尺的長度是(1-v2/c2)1/2米。（尺縮效應(yīng)）可見，當v = c時米尺的長度為零；v c 時，平方根是虛數(shù)。因此，在相對論中，任何實在的物體既不能達到也不能超過光速。第三十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月狹義相對論中質(zhì)能關(guān)系（質(zhì)能相關(guān)）狹義相對論能量E =（m02c4+P2c2)1/2，動量P很小時，Em0c2+ P2/（2m0）。這樣低速粒子的相對論能量為經(jīng)典力學(xué)的動能加上常數(shù)項m0c2。如果粒子靜止，則動量P等于0，則E=m0c2第三十二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月質(zhì)量是能量的一種存在形式E=m0c2把質(zhì)量守恒與能量守恒聯(lián)系了

19、起來，質(zhì)量也可以看作是能量的一種存在形式。也正是這個公式在理論上預(yù)言了使得原子彈的可能性。1克煤全部燃燒大約產(chǎn)生7000卡熱量，如果把一克煤的全部原子徹底崩裂，根據(jù)質(zhì)能關(guān)系式，大約會產(chǎn)生21013卡熱量，是燃燒產(chǎn)能的30億倍。第三十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月狹義相對論時空觀圖解同時的相對性 長度收縮 時間膨脹 第三十四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月閔科夫斯基對狹義相對論的重構(gòu)閔科夫斯基曾經(jīng)在蘇黎世教過愛因斯坦數(shù)學(xué)。閔科夫斯基發(fā)表論文，引進四維時空的概念，取代了孤立的三維空間加一維時間的不相容概念，還把相對論轉(zhuǎn)化為現(xiàn)代張量形式，在相對論中引進專用術(shù)語，并明確指出：以

20、相對論觀點看，傳統(tǒng)的牛頓引力理論已經(jīng)不夠用了。第三十五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月“多余的技巧”？一開始愛因斯坦沒有理解閔科夫斯基工作的意義，甚至認為把他的理論改寫成張量形式是“多余的技巧”。但到了1912年，愛因斯坦終于轉(zhuǎn)變過來了，1916年他以感激的心情承認閔科夫斯基使他大大簡化了從狹義相對論向廣義相對論的過渡。后來愛因斯坦強調(diào)說，如果沒有閔科夫斯基，廣義相對論也許還在襁褓中。第三十六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 時空觀的變革其一，創(chuàng)立了相對論的時空觀在牛頓的絕對時空觀中，整個宇宙都有一個統(tǒng)一的時間。但狹義相對論否定了絕對時空，也就否定了絕對同時的觀念。在狹

21、義相對論中，同一個慣性系有統(tǒng)一的時間，可以確定兩個事件的同時性，但在不同的慣性系中沒有統(tǒng)一的同時性。第三十七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 時空觀的變革其二，論證了物質(zhì)運動同時間、空間的相互聯(lián)系、相互轉(zhuǎn)化的辯證關(guān)系。1. 時間和空間是統(tǒng)一的、客觀的2. 物質(zhì)運動狀況決定了時空的狀況，因而時間與空間是可變的3. 時間和空間互相依賴，在一定條件下相互轉(zhuǎn)化 狹義相對論的時空觀并不是對牛頓時空觀的絕對否定，當物體的速度vc時，洛侖茲變換回到伽利略變換。第三十八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 狹義相對論的局限性1. 狹義相對論未能解決經(jīng)典力學(xué)的一個古老難題：為什么慣性系在

22、物理上比其它坐標系都特殊、都優(yōu)越？這一局限促使愛因斯坦作出擴大狹義相對論原理的物理內(nèi)容的選擇。2. 狹義相對論與引力現(xiàn)象存在著矛盾，這一矛盾推動愛因斯坦為把引力現(xiàn)象納入相對論而建立更廣泛、更普遍的物理理論。 第三十九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月四、廣義相對論及其驗證 愛因斯坦從1907年著手建立廣義相對論，到1913年發(fā)表廣義相對論和引力理論綱要一文，進而于1916年發(fā)表廣義相對論的基礎(chǔ)，標志著廣義相對論的最終建立。1. 廣義相對論兩條基本原理的提出2. 引力場的度規(guī)理論和引力場方程的建立 3. 廣義相對論的意義第四十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月你為什么還要招惹其它

23、一些事呢？1. 當時的物理學(xué)家們正在慢慢領(lǐng)悟狹義相對論的精深含義時，廣義相對論再一次把他們拋在后面。2. 普朗克曾經(jīng)以極大的熱情歡迎狹義相對論，并成為愛因斯坦最早的支持者之一，他對愛因斯坦說：“現(xiàn)在一切都要解決了，你為什么還要招惹其它一些事呢？”3. 愛因斯坦之所以這么做是因為他是一個天才，遠遠走在同代人的前面。他明白狹義相對論是不完滿的，未能解決加速度和引力問題。第四十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月三個主要問題1. 廣義相對論理論的建立基于三個主要問題的處理：2. 引力問題、等效原理、幾何學(xué)和物理學(xué)的關(guān)系。3. 理論的核心就是新的引力場定律和引力場方程。第四十二張，PPT共六十

24、一頁，創(chuàng)作于2022年6月1. 廣義相對論兩條基本原理的提出 1. 愛因斯坦以慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量相等這一實驗事實出發(fā)，通過理想升降機實驗，提出了“等效原理”的假設(shè)：引力場同參考系的相當?shù)募铀俣仍谖锢砩贤耆葍r。 2. 同時，他把相對性原理從勻速運動系統(tǒng)推廣到加速運動系統(tǒng)，提出“廣義協(xié)變原理”：自然規(guī)律同參考系的狀況無關(guān)，相對性運動原理對于作加速運動的參考系也同樣成立。第四十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 引力場的度規(guī)理論和引 力場方程的建立 愛因斯坦以等效原理和廣義協(xié)變原理為基礎(chǔ)，借助張量分析和黎曼幾何，提出了引力場的度規(guī)理論和引力場方程，建立起廣義相對論的理論大廈。在他的場

25、方程中把包括加速系統(tǒng)的空間幾何結(jié)構(gòu)和引力場視為一體，成為幾何的結(jié)果。廣義相對論所用的幾何就是非歐幾何的黎曼幾何。第四十四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 引力場的度規(guī)理論和 引力場方程的建立 1. 廣義相對論表明，在有引力場存在時，時空不再是平直的的閔可夫斯基空間，而是彎曲的黎曼空間，它的彎曲程度取決行物質(zhì)的分布，在物質(zhì)密度越大的地方，引力場就越強，時空就彎曲得越厲害，而在物質(zhì)分布稀疏的地方，引力場就弱，時空也就彎曲得平緩一些；2. 物質(zhì)的分布決定了絕對時空的曲率，物體的動力學(xué)方程包含在場方程之中：所有物體都沿短程線運動，光線的路徑就是短程路線。第四十五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作

26、于2022年6月驗證廣義相對論的三項預(yù)言 廣義相對論提出了三項可供檢驗的預(yù)言，這就是：水星近日點進動引力紅移光線彎曲第四十六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月水星近日點進動水星近日點發(fā)生著緩慢移動，這點早已被觀測到，并且比較精確地確定了其進動速率為每100年13320。發(fā)生進動的主要原因是除了太陽的引力外，還存在其它行星的引力攝動。根據(jù)牛頓萬有引力定律可以推算出水星的進動速率是每100年13237，這個數(shù)值與觀測結(jié)果的差為每100年43。在愛因斯坦之前，這一直是不解之謎。第四十七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月預(yù)言跟觀測結(jié)果符

27、合1916年愛因斯坦把這一現(xiàn)象解釋為空間彎曲和光速變慢的結(jié)果。根據(jù)廣義相對論，把太陽引力場看成是彎曲的空間，行星在此彎曲空間中的運動規(guī)律跟平方反比規(guī)律得到的結(jié)果有所差異，即使沒有其它因素，行星公轉(zhuǎn)一周，它的近日點也會進動6K2m2/h2弧度 ，用水星的數(shù)值代入，結(jié)果正好是43！預(yù)言跟觀測結(jié)果符合，從而合理地解釋了一直得不到解釋的水星近日點43的進動，同時也驗證了廣義相對論。第四十九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月引力紅移根據(jù)廣義相對論，光在引力場中前進時頻率會發(fā)生改變，向紅端移動。這是因為光子具有引力質(zhì)量，受到恒星的牽引，它在引力場中升高，就要消耗一定的能量，光子的能量與頻率成正比，

28、如果能量損失，頻率也就降低，頻率降低就是波長加長，也就是譜線向紅端移動。第五十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月強天體引力場的光線紅移1925年天文學(xué)家亞當斯發(fā)現(xiàn)了天狼星伴星的紅移現(xiàn)象。該恒星是顆大質(zhì)量天體，引力場很強，其引起的紅移量是太陽引力場中的20倍。亞當斯對天狼星伴星和波江座40雙星中的白矮星的紅移現(xiàn)象的觀測值與廣義相對論的預(yù)言值符合得很好。本世紀60年代在地球引力場中證實了引力紅移效應(yīng)。第五十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月光線彎曲按照廣義相對論，在強引力場附近，空間是彎曲的，光線在彎曲空間里走的最短路線不是一般意義上的直線，光的路徑隨著空間的彎曲而彎曲。在牛頓力

29、學(xué)中，認為光子也有重量，那么光線通過太陽附近是也會發(fā)生偏折，根據(jù)牛頓力學(xué)計算出來的偏折角是0.87，而廣義相對論預(yù)言的結(jié)果是1.75，正好比牛頓力學(xué)所得出的大一倍。第五十二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月日全食太陽系引力場最強的地方莫過于太陽附近了，所以驗證這一點的最好機會是觀測太陽邊上的恒星位置，然后在太陽不在這個天區(qū)時再觀測恒星的位置，前后比較后，就可以確定結(jié)果了。而太陽附近的恒星只有在發(fā)生日全食的時候才能觀測到。第五十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月愛丁頓愛因斯坦提出廣義相對論的1915年，第一次世界大戰(zhàn)剛進入第二個年頭，科學(xué)家們也無暇去做天文實測。英國科學(xué)家愛丁頓在戰(zhàn)時就通過荷蘭人了解到德國人愛因斯坦的工作。等到1918年大戰(zhàn)一結(jié)束，1919年5月29日有一次絕好的日全食機會。愛丁頓組織了兩支考察隊，一支到巴西北部，另一支他親自率領(lǐng)到幾內(nèi)亞灣的普林西比島。第五十四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月“星光確實發(fā)生偏折”兩支考察隊都拍攝了太陽附近星空的照片，過了兩個月后，再拍攝同一星空的對比照片。在該年11月6日召開的英國皇家天文學(xué)會和皇家學(xué)會聯(lián)合舉行的大會上