广义相对论导致了一系列的物理结论和预测 , 除了直接导致引力波天文学的诞生 , 还涉及天文学宇宙学和天体物理学等等诸多方面 , 基本上都与引力有关 , 诸如:
- 引力时间膨胀以及频移
- 光线弯曲和引力时延
- 引力波
- 轨道极距点的进动
- 测地线进动和参照系拖拽效应
- 轨道衰减
- 上图:PSR1913+1630年间的轨道周期衰减(单位:秒)
- 引力透镜效应
- 关于黑洞以及其他致密天体的预测和理论
- 宇宙模型
工程上的应用
相对论效应不仅仅是理论 , 而且还是重要的实际工程需要考虑的原理 。 大多数基于卫星的测量都需要考虑相对论效应 , 不仅因为多数卫星相对于地球上的使用者而言都是运动的 , 因此在相对论下处于不同的参照系 , 还因为它们在地球引力场中的距离导致时间流逝的速度与地面不同 。
上图:定位卫星的时钟校准需要考虑相对于地面广义相对论时间流逝加速的效应(上图方块连线)和狭义相对论时间流逝减缓的效应(上图三角连线) , 最后得出总相对论效应造成的定位卫星时钟偏差量 。
全球定位系统 , 如北斗、GPS、GLONASS和伽利略等 , 都必须考虑所有的相对论效应 , 包括地球引力场的效应 , 以便精确地工作 。 如果忽略相对论 , 那么从电子显微镜到粒子加速器之类的仪器都将不起作用 。
总结
在我们当前的宇宙中 , 相对论提供了一整套得到了实验验证的理论基础 , 并且持续不断地被新的观测和实验所证实 。 由此看来 , 相对论不像是爱因斯坦对物理学界的“大忽悠” , 反而越来越像是指导物理学前行的动力 。
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