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广义相对论如何解释自由落体运动?

 taotao_2016 2020-05-14

若引力不是力,原来静止的物体为什么会运动起来?

还有,按照广义相对论理论,引力作为力的效果与广义相对论方程的空间扭曲效果是完全等效的么?如果等效,又怎么验证广义相对论呢?

当然弱等效原理,完全等效。广相的验证很多啊,有观测也有实验,比较著名的就是引力红移,水星进动,光线偏折,引力波等,这些都是观测,也有实验,比如原子钟高度差实验等,还有具体应用,比如导航卫星时间与地面的相对论修正。

水星公转轨道反常进动

广义相对论如何解释自由落体运动?

这个进动图示把太阳看作不动手了,所以解释这个进动是很难的。把太阳的运动的弯曲性质也画出来看看这个图,太阳的运动的是向左下方弯曲 这样同时多考虑一个维度的运动,问题就很简单。太阳携带一个行星们一起运动也是公认的科学,又不是还认为恒星是不动的时代了。

就是以太阳为参考系观测水星轨道得出,没有太阳自身在银河系中运动影响(除非换到银河系内其他参考系)

以及进动角速度公式。

广义相对论如何解释自由落体运动?

在牛顿力学时代之后,这就是反常现象了。至于之前?之前还有人认为金星的轨迹是五角星形的呢

每次日出时间也是进动的,是因为地球的公转弯曲度导致。近日点也同样是太阳系(太阳)的运动也是弯曲的原因

闲聊时刻质疑牛顿第三定律的逻辑完备性。

很早就有人论证了其逻辑完备性,论证了牛顿第三定律的逻辑完备性本质是空间平移不变性。该定理叫“诺特定理”

广义相对论如何解释自由落体运动?

广义相对论中,是认为物体受到引力是时空弯曲的效应。物体受引力下落也是从闵氏时空的低度规位落向高度规位。物体受到的引力的大就是所在位置的时空时空曲率大,引力小就是时空曲率小。

这里要注意,度规和曲率都是表示时空弯曲的量,两者也有数理上的逻辑关系,但是不可混淆。

广义相对论如何解释自由落体运动?

从航天轨道力学的角度如果要让一个航天器椭圆轨道拱线转动,且不会引起轨道半长轴和半短轴的改变,要怎么操作?这个轨道是逆时针方向的,当在下半圆时,沿着与切向有一定夹角进行一个推进,里代称为过程1.转过近拱点以后沿着切向进行一个反向推进,同时或随后平行于通径进行向内推进——这里代称为过程2。过程1的作用是让拱线逆时针转动。但是过程1的推进力分量会让轨道的半长轴增加,这就导致轨道机械能增加,而推进力分量会导致轨道半短轴增长,结果使得近拱点远离引力中心。为了保持轨道机械能不变和近拱点高度不变,就要在过程2进行制动让轨道机械能回到原来的值,然后向内径向推进把半短轴压回原来的长度,使得轨道机械能和近拱点高度都不变。

如果把这个航天器换成水星,如果是太阳系其他行星的引力摄动导致拱线转动,那么其他的行星的合引力就必须在下半圆产生一个总是与切向有夹角(代称为夹角1)的引力,在上半圆又产生一个等大夹角向内并且这个夹角等于夹角1加上拱线转动角的夹角的引力。很显然,这样苛刻的引力分布条件实际中是不符合的

如果一个圆环是转动的,那么这个转动圆环就能满足一个不改变半长轴半短轴对以内的椭圆轨道物体拱线进行转动的要求。可以理解为,是这个转动圆环通过引力将其拱线持续摄动……但是太阳系既没有这样圆环,也没有半径比这个椭圆半长轴更大但是却比它转得还快的可以等效为椭圆的天体。要么就把这个圆环设得比水星轨道半长轴小一点,这样圆环就比水星轨道转得快了。但是这样的解释还是不符合事实观测。不转的圆环不会引起拱线转动,要转动的圆环才能带动拱线转动。

这样其实就相当于一种轨道共振关系了,甚至不需要设圆环模型就可以解释共线转动。当年就是试图寻找一个未发现的星球去解释这个现象。

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