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帧拖曳(镜头-蒂林效应)

1918
  • Josef Lense
  • Hans Thirring
实验室陀螺仪实验演示相对论中的参考系拖曳效应。

(图片仅供参考)

广义相对论预言,一个质量巨大的旋转物体会“拖拽”周围的时空结构,这种现象被称为参考系拖拽或伦斯-蒂林效应。这意味着围绕旋转物体运行的陀螺仪会发生进动,这并非由于任何外力矩的作用,而是因为时空本身被物体的旋转所扭曲。

当爱因斯坦场方程应用于旋转物体时,伦斯-蒂林效应会产生一种微妙的后果。非旋转物体会使时空静态弯曲(由史瓦西度规描述),而旋转物体则会给时空引入“扭曲”。这类似于一个在蜂蜜等粘性流体中旋转的球体;球体附近的流体会被其旋转拖拽。在参考系拖拽中,时空本身也会被拖拽。这种效应极其微弱。对于地球而言,极地轨道上陀螺仪的预测进动量仅为每年约42毫角秒。

最确凿的证据来自2004年发射的引力探测器B(GP-B)卫星任务。GP-B在极地轨道上运行了四个超精密陀螺仪。经过多年的数据分析,科学团队于2011年宣布,他们测得的参考系拖拽效应与广义相对论预测值的误差在19%以内。在黑洞和中子星等快速旋转、质量极大的天体附近,这种效应更为明显。参考系拖拽在这些天体的天体物理学中起着至关重要的作用,它影响着吸积盘的行为,并可能为从活动星系核的两极发射强大的相对论喷流提供一种机制。

UNESCO Nomenclature: 2211
- 相对论

类型

抽象系统

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 爱因斯坦场方程
  • 马赫原理(作为一种概念影响)
  • 经典力学中的角动量和旋转概念

应用程序

  • 利用重力探测器 b 等卫星测试广义相对论的基本预测
  • 测量黑洞的自旋
  • 了解大质量物体周围吸积盘的动力学
  • 提供地球引力场的高精度测量

专利:

NA

潜在创新理念

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Related to: frame-dragging, lense-thirring effect, general relativity, spacetime, gravity probe b, gyroscope, black hole spin, rotation.

历史背景

帧拖曳(镜头-蒂林效应)

1915
1915-11
1916
1918
1919-05-29
1920
1920
1913
1915
1916
1917
1918
1920
1920
1921

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

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