站在不同的立场观察,引力场空间的性质不同。本节是观察者站在欧氏空间的立场,与欧氏空间比较得到的引力场空间性质。
(1)在引力场与欧氏空间中的时间标准秒时长完全相同。引力场空间与欧氏空间中的时间速率完全相同,即引力场空间与欧氏空间的时间一样是绝对时间。
(2)在引力场中,长度标准“米”比欧氏空间中的长度标准“米”长,即引力场空间的空间密度比欧氏空间的密度小。在引力场中,长度标准“米”和空间密度都是引力场的位置函数,并且都与方向无关。
(3)引力场空间是各向异性的,是以天体为中心的球形结构。
(4)在引力场与欧氏空间中光的频率相同,不存在“引力红移”。在引力场中波长为λ=λ0βR。引力场空间中光速和光子速度相同,都是C=cβ。
(5)在引力场中光子具有一般粒子的所有特性,具有质量,满足万有引力定律、牛顿运动定律、质量(数量)守恒、能量守恒、动量守恒、角动量守恒。光线在引力场中弯曲的根本原因是光子受到引力场引力的作用。(www.daowen.com)
(6)引力场具有正曲率,即光线向天体中心方向弯曲。
(7)引力场空间中光线是弯曲的,欧氏几何的第五公设在引力场空间的任意平面中不成立。
现在根据引力场空间的性质,分析地球表面为什么是优良的欧氏空间。
在地球表面,重力加速度约为9.8m/s2,对人类生产生活的影响非常大,地球引力场的作用根本不能忽略。地球表面的重力加速度虽然很大,但在本质上却只是动力学中的一个物理量,不涉及引力场时空性质,不是涉及时空学的物理量。动力学中,在涉及地球引力时,我们可以将其视为其他力处理。涉及引力场时空性质的,是地球的特征半径和地球表面的引力场相对强度,以及地球表面的特征值。地球的特征半径为RT=8.855×10-3m,地球表面的引力场相对强度为地球表面的特征值为βr=1+1×10-18。说明地球表面的引力场相对强度非常小,对光线造成的弯曲完全可以忽略;地球表面的特征值更小,对光速的速率产生的影响更小。地球表面与引力场有关物理量对光速产生的影响非常小,对地球表面的空间性质产生的影响非常小,完全可以忽略。事实上,在人类的生产、生活和科学实践中确实是将其影响忽略了的。
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