通过对文献[4，5]关于空间引力红移实验原理与精度的分析，根据爱因斯坦惯性力与引力等效的原理，提出在航天器内部，重力的大部分被惯性力抵消，因而其中的微重力比轨道重力小很多（失重）.因此，应当把星载原子钟的重力势取为与微重力相当的有效重力势，而不能简单地将星载钟的重力势取为轨道重力势.另外，检验相对论红移需要将理论值与实验值进行对比，这两种数值均具有误差，而检验精度取决于误差较大者.因此，如果不提高地球重力模型（例如EGM2008）精度而只提高测量精度则不能提高检验精度.

注:本文是在下面报告ppt的基础上修改而成的2017-6-19《物理与工程》编辑部小型报告会2017-6-21北京理工大学小型报告会2017-8-24桂林"2017年全国高等学校物理基础课程教育研讨会"2017-8-26华中科技大学引力中心2017-9-07华中科技大学粒子与天体物理研究所2017-9-08华中科技大学物理学院

In this paper we firstly introduce the two basic postulates of special relativity,i.e.the special principle of relativity and the light speed invariance principle.Further define the time coordinates of inertial frames by light speed invariance principle and,together with the principle of relativity,derive the Lorentz transformations.Then embody the principle of relativity as:the equations of all physical laws remain unchanged under the Lorentz transformations.Finally explain why the special relativity rather than the general relativity is a big pillar of the modern physics (including general relativity):the dynamic equations in all flat spacetime theories of physics are maintain unchanged in form under Lorentz transformations;general relativity is preserving the local Lorentz invariance of space-time.

In this paper,the Michelson-Morley experiment is explained by use of three hypoth-eses:stationary ether hypothesis,stationary ether hypothesis+Lorentz contraction,and the isotropy of the two-way speed of light.Then we analyze the role of the looking for light ether experiments (including the Michelson-Morley experiment)on the establishment of Einstein's special relativity.

In order to clarify the wrong comments on the light speed invariance hypothesis in some of the teaching materials of "University Physics",this paper illustrates in detail the two purposes of the light speed invariance principle:Its primary purpose is used to define the time coordinates in an inertial frame (i.e.,defining simultaneity);The second purpose is used to derive the Lorentz transformation.After analyzing the time dilation effect,the length contraction effect and the relativity of simultaneity,we then explain the length contraction paradox.Finally we point out that the answer of an exercise providing in a book of "University Physics" is wrong,and we give the correct answer by use of two methods.

一、引力波的历史 1.引力波的理论预言及其特性 赫维赛德基于引力和电磁力都是平方反比力以及电磁波的物理特性早在1 893年就提出了引力波的概念.庞加莱于1905年进一步指出了引力波以光速传播.1915年年底爱因斯坦给出了引力场所满足的相对论场方程—爱因斯坦场方程,并且于1916年对爱因斯坦场方程在平直时空背景下做线性近似,推导出了引力波所满足的波动方程及引力辐射的四极矩公式,从而预言了引力波的存在及引力波以光速传播.

美国LIGO于2016年2月11日宣布首次探测到了引力波,引起全世界范围的广大反响。本文解答从什么是引力波、引力波是如何产生的、人类为什么坚持不懈地探测引力波、如何探测引力波,介绍国内外引力波探测的现状,并对引力波探测的未来进行展望。

本文运用单向光速各向同性的假设推导出通常熟悉的两个特定惯性系之间的最简单的洛伦兹坐标变换,并说明引入光速不变原理假定的唯一目的就是为了使得惯性系中任意地点的时钟互相对准(同步),也就是为了定义惯性系的时间坐标.在推导出通常熟知的洛伦兹变换后也给出了更一般的洛伦兹变换.此外,作为狭义相对论的检验理论介绍了相应于单向光速可变的爱德瓦兹变换、罗伯逊变换以及M-S变换,进而阐明了这些变换同洛伦兹变换之间的关系.总结起来说,洛伦兹变换和罗伯逊变换在物理上是非平庸的变换,而爱德瓦兹变换和M-S变换在物理上分别与洛伦兹变换和罗伯逊变换等价因而是平庸的.特别是,M-S变换是多余的和不必要的.

爱因斯坦1905年提出的狭义相对论(平直时空理论)用狭义相对性原理代替伽利略相对性原理,即所有动力学方程式都要在洛伦兹坐标变换下保持形式不变.牛顿力学第二定律很容易修改得满足这种要求并且已经纳入狭义相对论的第一篇论文之中.但是,牛顿万有引力定律却很难修改成平直时空中的引力理论.为此,爱因斯坦经过十年的不懈探索最终以广义协变原理和局部等效原理为基础于1915年建立了弯曲时空的引力理论即广义相对论(1916年发表).

The paper expounds the value of the two-way (loop)speed of light can be given di-rectly by experiment,however value of the one-way speed of light cannot be obtained by ex-periment but only through assuming isotropy of one-way speed of light to make it equal to the value of the two-way speed,and the (assumed)value was used to synchronize all clocks and hence the coordinate time is defined in the inertial system,it was because the definition of sim-ultaneity Einstein then developed the special theory of relativity.So far the value of the light speed given by all the experiments is that of the two-way rather than the one-way speed.In order to theoretically explain the one-way speed of light cannot be measured,we introduce Ed-wards'simultaneity defined by the assumption of the invariance of the tow-way light speed re-gardless of any assumptions concerning the one-way speed,at the same times give the corre-sponding Edwards transformation,and then discuss relationship between this simultaneity and Einstein simultaneity.The effects of time dilation and length contraction show that the two types of the definitions for simultaneity are physically equivalent,in other wards any effect of the one-way speed of light would not appear in experiments.

1 引言 空间科学是以航天器为主要工作平台,研究发生在日地空间、行星际空间乃至整个宇宙空间的物理、天文、化学及生命等自然现象及其规律的科学.空间科学探索人类未知的世界,探寻从宏观的天体到极端条件下原子与分子的基本规律,揭示客观世界的物质规律,是当今世界自然科学发展的重要前沿.

十九世纪末、二十世纪初,电磁学的许多实验与牛顿理论的矛盾都很尖锐.为此,一些物理学家意识到牛顿理论存在问题以及新理论将必然产生.1905年,爱因斯坦以狭义相对性原理和光速不变原理为基础建立了狭义相对论(四维平直时空理论),该理论以惯性系之间的洛伦兹坐标变换代替牛顿理论中的伽利略变换，因而要求一切物理定律在洛伦兹坐标变换下保持不变(即"狭义相对性原理").

研究了反常色散介质中信息的传递及信号速度. 我们认为波包包络线的不连续点及包络线的任一阶导数的不连续点都是一个脉冲所携带的区别于其他脉冲的信息. 信号速度不应超过这些不连续点移动的速度. 作为例子, 具体研究了包络线为三角形的脉冲及由三段二次曲线构成的脉冲在具有双增益峰的反常色散稀薄气体中的传播. 研究结果表明包络线及其一阶导数、二阶导数的不连续点在所研究的介质中都以真空光速传播. 此外, 还对波包变形是否可忽略提出了一个理论上的判椐.

首先简单扼要地评述了相对论(狭义相对论和广义相对论)的历史背景,指出它是物理学发展的必然结果:一些物理实验结果与牛顿理论的矛盾召唤着新理论的诞生;为解决这些矛盾而对牛顿理论所做的大量修补工作为相对论的发现奠定了基础;放弃旧的时空观、提出新的物理学原理使爱因斯坦最终建立了相对论.主要部分是广泛而扼要地介绍并评述相对论的主要结果及其实验检验以及最新进展,它们包括:同时性定义、光速不变原理与相对性原理、时间变慢、长度收缩、质-速关系、质-能关系、因果律与超光速;等效原理与广义协变原理、爱因斯坦引力场方程、测地线方程、广义相对论的线性化理论、引力红移、引力波、光线偏折与引力透镜、行星的近日点进动、雷达回波的延缓、中子星、引力塌缩与黑洞、大爆炸宇宙模型、引力能量问题、奇性定理、黑洞热力学与霍金辐射、量子引力等.