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正在进行安全检测...
正在进行安全检测...
发布时间:1714240855 来源:
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时间延缓的广义相对论效应
由地球发射雷达脉冲,到达行星后再返回地球,测量雷达往返的时间,比较雷达波远
离太阳和靠近太阳两种情况下,回波时间的差异
.
太阳引力将使回波时间加长,称为雷达回
波延迟
.
例如地球与水星之间的雷达回波的最大时间差可达
240
s
.
这类测量是目前对广义相
对论中空间弯曲的最好检验
.70
年代末,测量值与理论值之差约为
1%
,到
80
年代,利用
火星表面的“海盗着陆舱”宇宙飞船,已将回波延迟测量的不确定度从
5%
减小到
0.1%
,
大大提高了检测精度
.
空间探测器的出现使得测量太阳引力场更显著一些的时间弹性效应
成为可能
.
用雷达发射器向位于太阳另一侧的一个空间探测器发出一个无线电讯号,讯号被
探测器反射并返回地球.全程的时间在地球上记量.被太阳引力变曲的几何使得这个时间
与讯号在平坦真空中传播的时间不同
.
这个实验是在
1971
年用水手号探测器进行的,它再
次证实了时间延迟效应
.1968
年沙皮罗设计的广义相对论的第四个验证“雷达波传播中的
时间延迟”取得成功
.
它证实广义相对论的预言是正确的
.
这个预言是说,
由于光线在引力场
中一般沿曲线传播,与无引力场时相比,其传播时间要变慢
.
所有这些广义相对论实验都只
涉及太阳系的引力场,而这个场是处处都很弱的,也是定常态的
(
即不随时间变化
.
这个繁
荣的实验引力时代激发了理论家们的想象,许多引力理论被提出来与
Einstein
理论竞争
.
那些理论大多含有一些附加参量,可以由发明者随意调节
.
这类理论中最著名的一个是由德
国物理学家帕索·约丹和法国物理学家叶维·台里提出,后来由美国物理学家卡尔·布兰斯和
罗伯特·迪克所发展的
(
迪克本人对实验引力的发展有着卓越的贡献
.
由于附加参量的灵活
性,那些理论可以被调节得能说明太阳系里观测到的所有效应
.
那么,怎么能确定究竟那一
个理论是正确的呢
?
只有通过分析所有这些理论对强的、动态的
(
即随时间迅速变化
引力场
情况所作的预测,才得作出回答
.
然而在相当长的时期里,自然界并未给我们提供合适的检
验场历,直到
1974
年双脉冲星的发现,情况才有大变
.
这两个靠得很近且相互绕转的中子
星的轨道周期在变短
(
由于辐射出引力波,双星系统的能量减少
,观测结果与
Einstein
理
论一致,而与所有其他参与竞争的理论都不相符
1
I.
夏皮洛于
1964
年建议,测量雷达信号传播到内行星再反射回地球所需的时间,来检
验广义相对论,为此他进行了长期的测量
.
到
70
年代末期,这类测量所得的数据同广义相
对论理论值比较
,
相差约
1
%
.
这类实验也可以在地球引力场中,
通过测量人造卫星的雷达回
波的时间延迟来进行
.
有一高塔和两个一模一样的钟,将两钟调到同一时间,然后一个放在塔顶,一个放在
塔底,请问哪个快呢?还是一样快呢?
(A
.根据常识人们会说两个都一样快
.(B
.根据钟
摆的等时性
,下边的
g
大一些,
T
小一些,下边的快
.(C
.根据狭义相对论,这
两个钟没有相对运动,一样快
.(D
.若考虑地球自转,塔顶的钟线速度大一些,根据狭义
相对论,上边的钟慢一些
.(E
.根据广义相对论,在象地球这样的大质量的物体附近,时间
显得流逝得更慢一些,也就是下边的钟慢一些
.
笔者认为
E
的观点是正确的
.
1
、很多科学家认为除了速度可以影响时间进程之外,重力也会放慢时间前进的脚步,
计算表明地球的重力每
300
年可以让钟表慢
1
微秒,这一点已在实验中得到验证
.1971
年
美国的学者曾做过一个实验,在环球飞行的飞机上放了
4
个与地面校对好且精度极高的原
子钟,虽然飞机的速度无法与光的速度相比,但实验结束时
,
人们还是惊奇地发现飞机上的
钟比地面慢了
59
纳秒
.1976
年美国物理学家罗伯特
-
维索特向太空中发射了一枚载有时钟
的火箭,他观察到这个时钟与放置在地球上同样的时钟相比,多获得了
1/10
微秒
.
全球定
位系统——
GPS
的应用也已普及化了,
许多城市的公共汽车、
出租车上都安装了它
.
早期的
GPS
接收器确定物体位置的误差是在
15
米范围内,这个误差实际是需要爱因斯坦相对论
来修正
.
每个
GPS
卫星载原子钟每天要比地球上的钟慢
7
微秒
.
卫星所受的较弱引力添加了
另一种相对论效应,使得时钟每天快
45
微秒
.
因此,为了得到准确的
GPS
数据,将星载时
钟每天拨回
38
微秒的修正项必须计算在内
.
因为广域增强系统依赖从地面基站发出的额外
信号,配备了该系统的
GPS
接收器,就消除了相对性误差
.
根据爱因斯坦的相对论,原子
2
本文来源:
https://www.2haoxitong.net/k/doc/79982e0d32687e21af45b307e87101f69f31fb73.html
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