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首先看

光线偏折时空弯曲

引力场里光线偏离直线传播

由等效原理可以直接推论

光线在引力场里面偏离直线

不必考虑引力对于光线

或者光子有没有作用力

不必考虑

我们直接可以用等效原理推论出来

大家看局惯系

在地面上

这是地面上

一个自由下落的小屋子

这就是

我们广义相对论的局惯系

在局惯系里面

狭义相对论是成立的

因此它一条光线

是沿着直线传播

所以在小屋子里面

它是局惯系

它是狭义相对论成立

因此光线沿着直线传播

但在地面参考系看

这光线不是直线传播了

因为它在直线运动过程中

还要随着这个小屋子

向下运动

而且运动越来越快

所以我们在地面参考系来看

这条光线就弯了

向哪个方向弯呢

向引力方向弯曲

这就叫光线在引力场里偏折

大家看

这就是等效原理的必然结论

因此

光线在引力场里是不是偏折

是判断等效原理

或者是广义相对论

是否成立的一个

重要的试金石

实验观测恒星光有没有偏折

这是地球

这是某一个恒星

我们在地球上

首先观测了恒星

看到了它的方向是这个方向

然后太阳过来

太阳过来之后

就挡住了这条光线

于是我看到的光线

就是在太阳引力场里

弯曲转过去的光线

这样的话我在地球说推断

这个光线是这个方向射过来的

于是在地球上就看到

恒星的位置跟它的实际位置

有一个偏角

这个偏角我们叫dф

这就是光线偏折引起的结果

那么在1919年5月

两组英国科学家

首次侧量了光线偏折角

一组测量结果是1.98加减.016秒

一组测量是1.61加减0.40秒

为什么它要在日全食侧测量呢

因为如果不是日全食的话

太阳光太强

不可能观察到偏折的光线

所以

是得到这个结果

那么理论上计算一下偏向角

你不光是要测出它偏

而且还要看你跟理论的预测

是不是相同

按牛顿力学的话

它也要偏

为什么呢

就因为

考虑光子具有能量hν

有能量它就有质量

m等于hν/c方

它就是相对性质量

既然有质量

它就有可能

受到太阳引力的影响

于是就受到太阳的引力

是按万有引力计算

是这么大

这样的话

当它走过的时候要偏

偏多少呢

就是牛顿引力理论计算的偏折角

是0.875秒

那么广义相对论计算的结果

是这个的2倍

1.75秒

结果是跟广义相对论的计算

是相符的

于是引起了举世的轰动

那么

奠定了广义相对论的地位

以后凡是有日全食的时候

都有人进行测量

基本都跟广义相对论的情况相符

那么

这个结果

不但说明了光线偏折

而且还说明了时空弯曲

为什么时空弯曲呢

就因为牛顿的三维空间

牛顿力学是在

欧几里得空间讨论的

它的这个

狭义相对论的四维时空

是闵可夫斯基空间

三维的欧几里德空间

四维的闵可夫斯基空间

都是平直的空间

平直空间的特点什么特点呢

就是测地线

也就是极值线

或者短程线

指的空间的两点之间的

各条连线中

长度为极值的那条路线

就是我这儿有两个点

我连接它可以有各种各样的连线

其中长度为极值那条连线

叫做测地线

或者叫短程线

是什么呢

是直线

就是平直空间的特点

就是它的测地线是直线

那么牛顿力学

计算表明

引力使得光线偏离了直线

是多少呢0.875秒

那么广义相对论

为什么是它的2倍呢

因为广义相对论计算

有两个方面的贡献

一个本来它平直空间

应该是直线

引力使得它的

弯曲空间的测地线

偏离了直线0.875秒

然后引力又使得这光线

偏离了测地线0.875秒

所以测地线偏离了直线

0.875秒

引力又使得光线偏离测地线

0.875秒

两个合起来

就使得光线偏离了直线

是多少呢

是它的2倍1.75秒

所以光线偏折的实验

不但说明了

广义相对论里面

光线在引力场里偏折的这个

预言是事实

而且还说明了

空间是弯曲的

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微积分简介

-一.导数与微分

-二. 积分

绪论

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Ch1.质点运动学

-§1 矢量简介

-Ch1.质点运动学--习题

-§2质点运动学

-§3 相对运动-参考系变换

-习题

--习题

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-§1牛顿力学.力

-§2万有引力定律

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-§3 牛顿力学应用

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-习题

--习题

-§4.非惯性系.惯性力(下)

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--习题

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-§1动量.质点动量定理

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-§3机械能定理.机械能守恒

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-§1质点角动量.质点角动量定理

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-§2质点系角动量定理

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-§2 L氏坐标变换.速度变换(下)

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-§4 质量.动量.能量.力相对论变换;不变量

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Ch9.广义相对论

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