时空弯曲是必须的吗?(2)
作者:佚名; 更新时间:2014-12-10
为:

       ΔE2=∫F1dr=-GM’m∫(1/r2)dr

        =-(GM’m/r)+C’

  以地球为参照系,当光子从太阳(r=∞)运动到地球(r=R’)时,

       ΔE2=GM’m/R’

       ΔE2=hΔν’=-GM’m/R’

            Δν’=-GMm’/hR’

  光子的能量总变化为:

       ΔE=ΔE1+ΔE2

          =-GMm/R +GM’m/R’

        =Gm[(M’ /R’)-(M/R)]

  相对而言,地球的引力比太阳的引力小很多,地球的质量与半径的比值(M’/R’),比太阳的质量与半径的比值(M /R)小4个数量级,故对光子能量总变化的主要贡献来自太阳的引力,ΔE≈ΔE1,Δν=-GMm/hR

  而E= hν0,ν0=E /h=mc2/ h

Δν/ν0=-GM/Rc2=-2.12x10-6

  负号表示光从太阳运动到地球频率变小。这就是太阳光谱线“红移”的理论值。实际观测结果为 -2.12x10-6。

  对天狼星伴星光线的引力红移,理论值为:

        Δν/ν0=28x10-5

  1971年,格林斯坦(J.L.Greenstein)利用衍射技术,得到实际观测结果为: (30+5)x10-5。

  我们必须注意,虽然新理论的结论与广义相对论一样,但原因却不相同。

  我们知道,光源的固有频率是指,相对光源静止的观测者检测到的光源所发出的光子的频率。例如,某原子的固有频率取决于该原子的能级结构,它是该原子的固有属性,与引力场的大小毫无关系。无论是黑洞、太阳、地球上的氢原子,还是遥远太空中远离引力场的氢原子,对于相对氢原子静止的观测者,它们在跃迁时所发出的频率大小都相同,等于氢原子的固有频率。

  如果光源远离观测者,观测者检测到的光源所发出的光子的频率将变小(频率“红移”)——这是多普勒效应,但是,广义相对论认为,太阳光谱线引力“红移” 的原因是:太阳表面的引力场比地球表面的引力场强,因而太阳表面的钟走得较慢,当用某种物质从太阳发出的光谱线的频率,与同一物质从地球发出的光谱线的频率进行比较时,结果是,从太阳发出的光谱线的频率较小(“红移”)。

  新理论认为,太阳光谱线“红移” 的原因是:从太阳表面的光子运动到地球时,由于其受到的力主要是来自于太阳的引力,而该引力对光子做负功,引起光子能量的减少,但光速大小不变,只能是光子频率减少了(E=hν)。当用某种物质从太阳发出的光谱线的频率,与同一物质从地球发出的光谱线的频率进行比较时,结果是,从太阳发出的光谱线的频率较小(“红移”)。

  从太阳发出的光谱线到达地球的观测者,将同时产生多普勒“蓝移”效应。

  钟的快慢与固定在它之上的坐标系的速度和加速度有关,与观测者的坐标系有关,与它所处在的引力场强弱无关。

  2、地球光谱线“蓝移”

  1959年庞德等人在哈佛大学首次在地面上直接验证了引力频移。利用 。

  此实验在地面上,故可忽略太阳对光子的作用。地球的爱因斯坦引力F1对光子作正功,地球附加力(F2)对光子不作功。F1引起光子的能量变化为:

        ΔE1=∫F1dr=GMm∫(1/r2)dr

        =-(GMm/r)+C , 将r 从(H+R)到R积分,

       ΔE1=(GMm){(1/R)-[1/(R+H)]}

       在地面上,(GMm/R2)=mg, GM=gR2,

             ΔE1=hΔν

         Δν=gHm/h[1+(H/R)]≈gHm/h 

         [(H/R)<<1],而E= hν0,ν0=E /h=mc2/ h

Δν/ν0=gH/c2=2.46x10-15

  这就是光谱线“蓝移”的理论值,表示光从塔高H为 射到地球表面,光频率变大。实际观测结果为2.46x10-15。

  我们必须注意,虽然新理论的结论与广义相对论一样,信捷职称论文写作发表网,但原因却不相同。

   广义相对论认为, 处的引力场比塔底的引力场弱,因而塔高H为 处的钟走得较快,故在塔底接收来自 射线的光谱线频率较大。

  新理论认为, 处的 射线运动到塔底时,由于其受到的力主要是来自于地球的引力,而该引力对光子做正功,引起光子能量的增加,其相应的频率增大(E=hν)。

  如果从塔底将 处,由于其受到的力主要是来自于地球的引力,而该引力对光子做负功,引起光子能量的减少,其相应的频率减少(E=hν),出现“红移”现象。

  为了检验关于 射线“蓝移”的正确与否,我们可以做两个实验:

  (1)在珠慕朗玛峰大约8000米海拔高度,或者1万米高空的飞机上,原地测出(不要从高射向低,也不要从低射向高)以上 射线的频率;

  (2)在广西的北海银滩原地测出以上 射线的频率。

  如果在高低两处测出以上 射线的频率满足以下关系式

  (高处的频率较大):

             Δν/ν0=gH/c2

  则说明广义相对论正确,否则错误。 

  3、恒星光线的偏折

  以遥远恒星光子的运动速度的前进方向为x轴负方向,建立平面坐标系x-o-y,在太阳引力场中,光子的运动速度非常大,运动质量m

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