《广义相对论与引力理论实验检验》

第一章检验广义相对论及引力理论的逻辑框架1

1.1 引言1

1.2 广义相对论的理论体系3

1.3 引力理论的分类5

1.4 广义相对论和引力理论实验检验的结构体系8

参考文献13

第二章强等效原理的检验14

2.1 Dicke框架14

2.2 TH8μ形式体系16

2.3 检验强等效原理的实验之间的逻辑联系17

2.4 弱等效原理的检验23

2.4-1 引力质量与惯性质量等价性的早期检验23

2.4-2 Eǒtvǒg-Dicke实验23

2.4-3 改进ED实验的努力——流体悬浮扭秤实验32

2.4-4 Stanford的空间等效原理实验34

2.4-5 ED实验的理论意义37

2.4-6 单个粒子的自由降落实验42

2.4-7 COW实验47

2.5 万有引力红移的检验52

2.5-1 星体谱线引力红移的观测53

2.5-2 地面γ射线红移实验57

2.5-3 环球时钟引力红移实验60

2.5-4 轨道时钟引力红移实验62

2.5-5 万有引力红移的零实验68

2.6 Turner-Hill实验68

2.7 Hughes-Drever实验72

2.8 对基本耦合常数的时间不变性的检验79

2.8-1 遥远星系谱线的观测80

2.8-2 从对放射性核衰变的研究确定耦合常数的时间变化率82

2.8-3 从对核反应共振特性的研究确定耦合常数的时间变化率85

参考文献87

第三章后Newton检验91

3.1 PPN形式体系91

3.2 度规理论简介95

3.3 太阳引力场中的光线偏折105

3.4 雷达回波时延116

3.5 优越位置效应和优越坐标系效应122

3.6 PPN潮的实验检验127

3.7 地球日潮的年变化132

3.8 Nordtvedt效应的实验检验134

3.9 行星近日点进动137

3.10 利用双星系统检验后Newton守恒定律146

3.11 Kreuzer实验——主动引力质量和被动引力质量等价性的检验148

3.12 轨道陀螺自转轴进动实验153

3.13 后Newton实验检验的总结158

3.14 实验室后Newton实验159

3.15 太阳系的二阶后Newton检验171

参考文献175

第四章对引力作用的时间不变性的检验179

4.1 理论结果简介179

4.2 G的实验观测183

4.3 由对月球绕地运动的观测确定G187

4.4 星际雷达测量确定G193

4.5 G的实验室测量195

参考文献201

第五章引力波的探测及对引力辐射性质的实验研究203

5.1 引力辐射观测——对度规理论的进一步检验203

5.1-1 引力波的偏振态204

5.1-2 引力波的多极辐射特性209

5.1-3 引力波的传播速度211

5.2 天体引力辐射源212

5.2-1 连续引力波源212

5.2-2 爆发引力波源216

5.2-3 随机背景辐射218

5.3 引力波探测的实验进展220

5.3-1 机械谐振子天线引力波探测器222

5.3-2 准自由质量激光干涉仪引力波探测器228

5.3-3 宇宙飞船Doppler跟踪探测引力波233

5.4 脉冲星PSR1913＋16引力辐射阻尼的观测236

参考文献239

第六章 对于Newton极限的检验242

6.1 理论简介242

6.2 大尺度G(r)的检验248

6.3 实验室尺度G(r)的检验251

6.4 中间尺度G(r)的检验261

6.5 对检验结果的讨论263

参考文献266