同样的除了 zipkin，其他监视后端软件也可引入 Zipkin 格式的遥测，比如 Jaeger，Jaeger 是由 Uber 创建的开源追踪系统。它用于跟踪分布式服务之间的事务，并对复杂的微服务环境进行故障排除，又比如 New Relic 是一个全堆栈可观测性平台，它可以链接来自分散应用程序的相关数据，以提供系统的完整图片 要试用它们，只需要在 Dapr 配置文件中指定一个指向 Jaeger 或 New Relic 服务器的endpointAddress即可。下面是配置 Dapr 以将遥测发送到 Jaeger 服务器的配置文件示例。Jaeger 的 URL 与 Zipkin 的 URL 相同。唯一的区别是服务器运行的端口号：
光纤位移传感器动态位移测试原理
光纤位移传感器原理一:实验原理:本实验仪中所用的为传光型光纤传感器,光纤在传感器中起到光的传输作用，因此是属于非功能性的光纤传感器。 光纤传感器的两支多模光纤分别为光源发射及接收光强之用，其工作原理如图(22)所示。 光纤传感器工作特性曲线如图(23)所示。 一般都选用线性范围较好的前坡为测试区域。 二:实验所需部件:光纤、光电变换器、放大稳幅电路、红外发射及检测电路（光纤变换电路内）、反射物（电机叶面）、电压表.三:实验步骤:观察光纤结构：一支发射、另一支为接收的多模光纤为半圆形结构，光纤质量的优劣可通过对光照射观察光通量得出结论。 光电传感器内发射光源是近红外光,接收近红外信号后经稳幅及放大。 判断光电变换器中两个安装孔位置具体为发射还是接收可采用如以下办法:将光纤变换器电压输出端接电压表输入端，光电变换块四芯航空插头接入光纤变换器四芯插座，将双支光纤的其中一根插入光电变换块中的一孔，观察电压表输出情况。 将接通电源的红外发光管靠近光纤探头，如VO端有电压输出则此孔为接收放大端，如单独插入另一孔,光纤探头靠近接通电源的红外光敏三极管,探测电路动作则说明此孔为红外光源发射。 将两根光纤均装入光电变换块,装入时注意不要过分用力,以免影响到变换块中光电管的位置。 分别将光纤探头置于全暗无反射和对准较强光源的照射，光纤变换器输出电压应分别为零和最大值。 四:注意事项:光纤三端面均经过精密光学抛光,其端面的光洁度直接会影响光源损耗的大小,需仔细保护。 禁止使用硬物、尖锐物体碰触，遇脏可用镜头纸擦拭。 如非必要，最好不要自行拆卸，观察光纤结构一定要在实验老师的指导下进行。 光纤传感器--------位移测试一:实验所需部件:光纤、光电变换块、光纤变换电路、电压表、反射片(电机叶片)、位移平台二:实验步骤:将光纤、光电变换块与光纤变换电路相连接,注意同一实验室如有多台光电传感器实验仪,由于光电变换块中的光电元件特性存在不一致,则光纤变换电路中的发射\接收放大电路的参数也不一致，故请做实验之前将光纤\光电变换块和实验仪对应编号,不要混用,以免影响正常实验。 光纤探头安装于位移平台的支架上用紧定螺丝固定,电机叶片对准光纤探头,注意保持两端面的平行。 尽量降低室内光照,移动位移平台使光纤探头紧贴反射面，此时变换电路输出电压Vo应约等于零。 旋动螺旋测微仪带动位移平台使光纤端面离开反射叶片，每旋转一圈(0.5毫米)记录Vo值,并将记录结果填入表格,作出距离X与电压值mv的关系曲线。 从测试结果可以看出,光纤位移传感器工作特性曲线如图(23)所示分为前坡Ⅰ和后坡Ⅱ。 前坡Ⅰ范围较小，线性较好。 后坡工作范围大但线性较差。 因此平时用光纤位移传感器测试位移时一般采用前坡特性范围。 根据实验结果试找出本实验仪的最佳工作点。 （光纤端面距被测目标的距离）光纤传感器---转速与振动测试一:实验所需部件:光纤、光电变换块、光纤变换电路、测速电机、电压/频率表、示波器二:实验步骤:光纤变换电路中Fo端输出为整形电路输出，它可以将光纤探头所测到脉动信号整形为标准的5VTTL电平输出，以供仪器中的数据采集卡计数之用。 根据实验十二的结果,将光纤探头安装与距电机反射叶片最佳工作点处。 开启转速电机,调节转速，用示波器观察Vo端输出电压波形和经过整形的Fo端输出方波的波形，如Fo端无输出则可能是Vo端输出电压过高,可适当降低放大增益，直至FO端有方波输出为止。 用示波器或频率计读出电机的转速。 示波器探头接于光电变换器VO端，放大器增益置最大，根据实验十二结果，探头安装在距反射叶片的最佳工作点处。 开启电源与旋转电机，调节示波器，以能稳定地观察输出波形为好。 读出相邻输出波形峰值之差，根据位移测试标定结果，判断旋转电机叶片的抖动情况，得出电机转动是否平稳的结论。 三:注意事项：测试电机叶片时输出电压峰值之差是比较小的，所以要特别注意背景光的影响。 玺噱锥汰葡柔促汞瓯芭踵篪猾饷铪窗盗忮郯敞镆唯范湖袤撮难芸窆逻兜挝涫浅钲驮拐萸涂拈搬砀雪河辖喜竖痫柔皋铒栲急劐接琛究效操小炮
1956年上海龙卷风和1925年美国出现的龙卷风作用一样吗
龙卷风的形成 龙卷风是云层中雷暴的产物。 具体的说，龙卷风就是雷暴巨大能量中的一小部分在很小的区域内集中释放的一种形式。 龙卷风的形成可以分为四个阶段： （1）大气的不稳定性产生强烈的上升气流，由于急流中的最大过境气流的影响，它被进一步加强。 （2）由于与在垂直方向上速度和方向均有切变的风相互作用，上升气流在对流层的中部开始旋转，形成中尺度气旋。 （3）随着中尺度气旋向地面发展和向上伸展，它本身变细并增强。 同时，一个小面积的增强辅合，即初生的龙卷在气旋内部形成，产生气旋的同样过程，形成龙卷核心。 （4）龙卷核心中的旋转与气旋中的不同，它的强度足以使龙卷一直伸展到地面。 当发展的涡旋到达地面高度时，地面气压急剧下降，地面风速急剧上升，形成龙卷。 龙卷风常发生于夏季的雷雨天气时，尤以下午至傍晚最为多见。 袭击范围小，龙卷风的直径一般在十几米到数百米之间。 龙卷风的生存时间一般只有几分钟，最长也不超过数小时。 风力特别大，在中心附近的风速可达100-200米/秒。 破坏力极强，龙卷风经过的地方，常会发生拔起大树、掀翻车辆、摧毁建筑物等现象，有时把人吸走，危害十分严重。 龙卷风的危害： 1995年在美国俄克拉何马州阿得莫尔市发生的一场陆龙卷,诸如屋顶之类的重物被吹出几十英里之远。 大多数碎片落在陆龙卷通道的左侧，按重量不等常常有很明确的降落地带。 较轻的碎片可能会飞到300多千米外才落地。 龙卷的袭击突然而猛烈，产生的风是地面上最强的。 在美国，龙卷风每年造成的死亡人数仅次于雷电。 它对建筑的破坏也相当严重，经常是毁灭性的。 在强烈龙卷风的袭击下，房子屋顶会像滑翔翼般飞起来。 一旦屋顶被卷走后，房子的其他部分也会跟着崩解。 因此，建筑房屋时，如果能加强房顶的稳固性，将有助于防止龙卷风过境时造成巨大损失 龙卷风的防范措施 (1) 在家时，务必远离门、窗和房屋的外围墙壁，躲到与龙卷风方向相反的墙壁或小房间内抱头蹲下。 躲避龙卷风最安全的地方是地下室或半地下室。 (2) 在电杆倒、房屋塌的紧急情况下，应及时切断电源，以防止电击人体或引起火灾。 (3) 在野外遇龙卷风时，应就近寻找低洼地伏于地面，但要远离大树、电杆，以免被砸、被压和触电。 (4) 汽车外出遇到龙卷风时，千万不能开车躲避，也不要在汽车中躲避，因为汽车对龙卷风几乎没有防御能力，应立即离开汽车，到低洼地躲避。 在1999年5月27日，美国得克萨斯州中部，包括首府奥斯汀在内的 4个县遭受特大龙卷风袭击，造成至少32人死亡，数十人受伤。 据报道，在离奥斯汀市北部40英里的贾雷尔镇，有50多所房屋倒塌，已有30多人在龙卷风丧生。 遭到破坏的地区长达 1英里，宽200码。 这是继5月13日迈阿密市遭龙卷风袭击之后，美国又一遭受龙卷风的地区。 一般情况下，龙卷风是一种气旋。 它在接触地面时，直径在几米到1公里不等，平均在几百米。 龙卷风影响范围从数米到几十上百公里，所到之处万物遭劫。 龙卷风漏斗状中心由吸起的尘土和凝聚的水气组成可见的“龙嘴”。 在海洋上，尤其是在热带，类似的景象在发生称为海上龙卷风。 大多数龙卷风在北半球是逆时针旋转，在南半球是顺时针，也有例外情况。 卷风形成的确切机理仍在研究中，一般认为是与大气的剧烈活动有关。 从19世纪以来，天气预报的准确性大大提高，气象雷达能够监测到龙卷风、飓风等各种灾害风暴。 1995年在美国俄克拉何马州阿得莫尔市发生的一场陆龙卷,诸如屋顶之类的重物被吹出几十英里之远。 大多数碎片落在陆龙卷通道的左侧，按重量不等常常有很明确的降落地带。 较轻的碎片可能会飞到300多千米外才落地。 龙卷的袭击突然而猛烈，产生的风是地面上最强的。 在美国，龙卷风每年造成的死亡人数仅次于雷电。 它对建筑的破坏也相当严重，经常是毁灭性的。 在强烈龙卷风的袭击下，房子屋顶会像滑翔翼般飞起来。 一旦屋顶被卷走后，房子的其他部分也会跟着崩解。 因此，建筑房屋时，如果能加强房顶的稳固性，将有助于防止龙卷风过境时造成巨大损失。 龙卷风通常是极其快速的，每秒钟100米的风速不足为奇，甚至达到每秒钟175米以上，比12级台风还要大五、六倍。 风的范围很小，一般直径只有25~100米，只在极少数的情况下直径才达到一公里以上；从发生到消失只有几分种，最多几个小时。 龙卷风的力气也是很大的。 1956年9有24日上海曾发生过一次龙卷风，它轻而易举地把一个22万斤重的大储油桶“举”到15米高的高空，再甩到120米以外的地方。 龙卷风在美国又叫旋风，是常见的自然现象。 旋风的破坏力往往超过地震。 1879年5月30日下午4时，在堪萨斯州北方的上空有两块又黑又浓的乌云合并在一起。 15分钟后在云层下端产生了旋涡。 旋涡迅速增长，变成一根顶天立地的巨大风柱，在三个小时内像一条孽龙似的在整个州内胡作非为，所到之处无一幸免。 但是，最奇怪的事是发生在刚开始的时候，龙卷风旋涡横过一条小河，遇上了一座峭壁，显然是无法超过这个障碍物，旋涡便折抽西进，那边恰巧有一座新造的75米长的铁路桥。 龙卷风旋涡竟将它从石桥墩上“拔”起，把它扭了几扭然后抛到水中。 龙卷风的探测 龙卷风长期以来一直是个谜，正是因为这个理由，所以有必要去了解它。 龙卷风的袭击突然而猛烈，产生的风是地面最强的。 由于它的出现和分散都十分突然，所以很难对它进行有效的观测。 龙卷风的风速究竟有多大？没有人真正知道，因为龙卷风发生至消散的时间短，作用面积很小，以至于现有的探测仪器没有足够的灵敏度来对龙卷风进行准确的观测。 相对来说，多普勒雷达是比较有效和常用的一种观测仪器。 多普勒雷达对准龙卷风发出的微波束，微波信号被龙卷风中的碎屑和雨点反射后重被雷达接收。 如果龙卷风远离雷达而去，反射回的微波信号频率将向低频方向移动；反之，如果龙卷风越来越接近雷达，则反射回的信号将向高频方向移动。 这种现象被称为多普勒频移。 接收到信号后，雷达操作人员就可以通过分析频移数据，计算出龙卷风的速度和移动方向。 龙卷风的危害。 1995年在美国俄克拉何马州阿得莫尔市发生的一场陆龙卷,诸如屋顶之类的重物被吹出几十英里之远。 大多数碎片落在陆龙卷通道的左侧，按重量不等常常有很明确的降落地带。 较轻的碎片可能会飞到300多千米外才落地。 龙卷的袭击突然而猛烈，产生的风是地面上最强的。 在美国，龙卷风每年造成的死亡人数仅次于雷电。 它对建筑的破坏也相当严重，经常是毁灭性的。 在强烈龙卷风的袭击下，房子屋顶会像滑翔翼般飞起来。 一旦屋顶被卷走后，房子的其他部分也会跟着崩解。 因此，建筑房屋时，如果能加强房顶的稳固性，将有助于防止龙卷风过境时造成巨大损失。 龙吸水：龙卷风的别名。 龙卷风，因为与古代神话里从波涛中窜出、腾云驾雾的东海跤龙很相象而得名，它还有不少的别名，如“龙吸水”、“龙摆尾”、“倒挂龙”等等。 龙卷风的特点 龙卷风常发生于夏季的雷雨天气时，尤以下午至傍晚最为多见。 袭击范围小，龙卷风的直径一般在十几米到数百米之间。 龙卷风的生存时间一般只有几分钟，最长也不超过数小时。 风力特别大，在中心附近的风速可达100-200米/秒。 破坏力极强，龙卷风经过的地方，常会发生拔起大树、掀翻车辆、摧毁建筑物等现象，有时把人吸走，危害十分严重。
狭义相对论和广义相对论的概念简介
相对论简介 一、狭义相对论的基本原理伽利略相对性原理 1632年，伽利略发表了《关于两种世界体系的对话》一书，其中对船舱里观察到的现象有一段生动的描述：“……船停着不动时，你留神观察，小虫都以等速向各方向飞行，鱼向各个方向随意游动，水滴滴进下面的罐中；你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，向这一方向不必比向另一方向用更多的力，你双脚齐跳，无论向哪个方向跳过的距离都相同。 当你仔细观察这些事情之后，再使船以任何速度前进，只要运动是匀速的，也不忽左忽右地摆动，你将发现，所有上述现象丝毫没有变化。 你也无法从其中任何一个现象来确定，船是在运动还是停着不动……” 伽利略这段描述说明：在相对于地面做匀速直线运动的船舱里所进行的力学实验和观测，其结果与地面上的力学实验和观测结果没有差异。 不能根据在船舱内的力学实验和观测，来判断船相对于地面是静止还是运动。 正如地球以30千米/秒的速度相对太阳而运动，我们却丝毫没有感觉地球在运动一样，也不能根据地面上的力学实验来直接判断地球的公转。 这是因为地面上和船舱里的力学规律具有相同的形式。 牛顿第二定律的形式F＝ma，在静止的船上和做匀速直线运动的船上是相同的。 牛顿运动定律是经典力学的基础，凡是牛顿运动定律成立的参照系，称为惯性参照系，或简称惯性系。 地面参照系是惯性系，相对地面做匀速直线运动的船也是惯性系。 一般而言，相对惯性系做匀速直线运动的任何参照系，都是惯性系。 综上所述，相对任何惯性系，力学规律都具有相同的形式。 换言之，在描述力学的规律上，一切惯性系都是等价的。 这一原理称为伽利略相对性原理，或经典力学的相对性原理。 狭义相对论的基本原理 19世纪中叶，麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁理论，又称麦克斯韦电磁场方程组。 麦克斯韦电磁理论不但能够解释当时已知的电磁现象，而且预言了电磁波的存在，确认光是波长较短的电磁波，电磁波在真空中的传播速度为一常数，c＝3.0×108米/秒，并很快为实验所证实。 从麦氏方程组中解出的光在真空中的传播速度与光源的速度无关。 如果光波也和声波一样，是靠一种媒质(以太)传播的，那么光速相对于绝对静止的以太就应该是不变的。 科学家们为了寻找以太做了大量的实验，其中以美国物理学家迈克耳孙和莫雷实验最为著名。 这个实验不但没能证明以太的存在，相反却宣判了以太的死刑，证明光速相对于地球是各向同性的。 但是这却与经典的运动学理论相矛盾。 爱因斯坦分析了物理学的发展，特别是电磁理论，于1905年提出了狭义相对论。 狭义相对论的基本原理可表述于下： 1.相对性原理 相对任何惯性系，包括电磁理论在内的物理规律具有相同的形式。 也就是说，没有任何物理实验能确定一个惯性系的运动状态。 2.光速不变原理 相对任何惯性系，真空中的光速都是一个常量，c＝3.0×108米/秒，与传播的方向无关，与光源的速度也无关。 根据狭义相对论的基本原理，必须改变我们认为理所当然的时空观念，还必须应用相对论的基本原理改造牛顿力学。 在下一节，我们将对此加以讨论。 二、狭义相对论的时空观和动力学结论经典的时空概念我们在学习力学时，总要涉及时间间隔和空间距离的 s的计算或测量。 早在牛顿建立经典力学时，就考虑并形成了绝对时空的概念。 他认为全宇宙都在这共同的时间中发展。 两个理想的钟，不论它们是否有相对运动，它们的快慢总是一样的。 两个事件同时发生，任何观察者，不论他们是否有相对运动，都认为是同时发生的。 所以时间的概念是绝对的。 世界万物都在共同的空间里，或静止或运动。 空间任何两点的距离，比如一个理想刚性杆①的长度，对任何观者来说，不论它们是否有相对运动，测量的结果都是相同的。 所以说空间也是绝对的。 经典的时空观念就是绝对的时空观念。 如图11-1所示，以地面作为S参照系，火车为S’参照系，火车以速度ν向右运动。 设有一束光在火车里沿车运行方向传播，速度为c’，按经典时空概念，在S系内测量此光束的速度应为c＝c’＋ν。 这与光速不变原理相矛盾。 为解决此矛盾必须改变经典的时空观念。 狭义相对论的时空概念 爱因斯坦在研究电磁规律的同时，也分析了时间和空间的概念，指出了经典时空概念的局限性。 研究时空的性质需要进行测量，光或电磁波是测量时空的唯一工具，从而是了解时空性质不可缺少的因素。 以下，简单地介绍狭义相对论的时空概念。 1.同时的相对性 在相隔一定距离的两点发生的事件是否同时，需用光讯号来测量。 爱因斯坦提供了一种测量方法，可以作为同时的定义。 在两点连线的中点设立一光讯号的探测装置，在每个事件发生的同时各发射一光讯号，如果位于中点的探测装置同时接收到这两个光讯号，则这两个事件是同时发生的。 如果不是同时发生的，也可以根据两光讯号到达的先后，来判断两事件发生的先后。 比如，一列火车以速度ν向右行驶，如图11-2所示。 A’和B’为车首尾处的两点，C’为A’和B’连线的中点。 A和B是在事件发生时，地面上与A’和B’分别对应的两点，C为A和B连线的中点。 车从左侧开来，当行至图示位置时，A和B各发射一光讯号，代表两个事件。 如果在C点同时接收到这两个光讯号，则在地面上判断，两讯号是同时发生的。 而火车向右行驶，设在车上C’点的探测装置必然先接收到A发出的光讯号。 反之，如果A’、B’两点发出的两光讯号被C’点的装置同时接收到，则车内的观者认为A’和B’两讯号同时发出，而地面的观者必然认为B’处的光讯号比A’处的光讯号先发出。 可见同时性是相对的，而不是绝对的。 2.运动时间的膨胀 在一惯性系内，同一地点发生的两事件的时间(间隔)，称为原时。 原时为静止的钟所记录的时间。 比如，在一列运动的火车中，相对火车静止的钟记录的发生在火车上同一地点的两件事的原时为τ，在地面看来，火车以速度ν运动，这两件事并非发生在同一地点，地面上的钟测量该两事件的时间间隔t要大于原时τ，这种效应称为运动时间的膨胀。 在地面上看来，运动的钟走得慢些，所以又称这个效应为运动时钟的变慢。 可以证明 ν为运动钟的速度，c为光速。 质量为电子质量207倍的μ子的寿命为τ＝2.26×10-6秒(原时)，当它以ν＝0.998c而高速运动时，测得其寿命为30×10-6秒，完全符合运动时间的膨胀效应。 运动时间的膨胀效应是相对的，在火车中的人观察，地面向后运动，地面的钟走得比车内的钟慢些。 3.运动距离的缩短 空间两点的距离，比如理想刚性杆的长度，当它静止时，称为静止长度，简称静长。 有一刚性杆静止在火车内，沿车行进方向放置，其静长为l0。 火车以速度ν运动，当地面上要测量随车一起运动的刚性杆长度时，需用地面上静止的尺同时读出刚性杆两端对准的刻度，这样测得的长度l要小于静长l0。 这种效应称为运动距离的缩短，可以证明， 运动距离缩短的效应是相对的。 火车里的人测量静止在地面上沿运动方向而放置的刚性杆长度，也小于其静长。 狭义相对论的时间和空间概念不再是绝对的，而是相对的，和运动密切相关。 如果运动速度比光速小得多，即ν＜＜c，运动时间的膨胀和运动距离的缩短都可以忽略。 日常生活和大部分工程技术中，所涉及的物体的运动速度都远小于光速，经典时空的概念仍然适用。 4.相对论的速度叠加 由于时间和空间的相对性，对于物体的速度，在某一惯性系S’内观测，要用S’系的时间和空间坐标表示；在另一惯性系S内观测，要用S系的时间和空间坐标表示。 这样，速度叠加公式就不再是绝对时空的速度叠加公式了。 假如 S’和S两系的坐标轴相平行，S’以速度ν沿x轴而运动，一质点以ν’相对S’沿x’轴而运动，则相对S，其速度u为 这是相对论的速度叠加公式。 如果ν’＜c，则u＜c；如果ν’＝c(光速)，则u＝c．与相对论的时空概念相协调。 狭义相对论的动力学结论 经典力学定律不符合狭义相对论的基本原理，必须改造成相对论力学，这里只介绍相对论力学的两个重要结论。 1.质量和速率的关系 在经典物理的概念里，一个物体的质量为一常量，与物体的运动状态无关。 但是在相对论理论里，质量和运动的速度有关。 物体的静止质量m0是一常量，相对任何惯性系均为m0，而物体以速度ν运动时，它的(运动)质量m为 质量随速率增加而变大，实验完全证实了这个公式。 从质量和速度的关系式可以看出，当物体速度趋近于光速时，质量将趋向无限大。 这是不可能的。 一切物体的速度都永远小于真空中的光速。 2.质量和能量的联系 这就是著名的爱因斯坦质能公式 m0c2称为静止能量，mc2包含静止能量和动能，(m—m0)c2为物体的相对论动能。 当ν＜＜c，可以证明 这就是我们所熟悉的动能公式。 这也说明，当物体的速度远小于光速时，相对论力学就近似为经典力学了。 三、广义相对论狭义相对论在惯性系里研究物理规律，不能处理引力问题。 1915年，爱因斯坦在数学家的协助下，把相对性原理从惯性系推广到任意参照系，发表了广义相对论。 由于这个理论过于抽象，数学运算过于复杂，这里只介绍一下大致的思路。 非惯性系与惯性力 牛顿运动定律在惯性系里才成立，在相对惯性系做加速运动的参照系(称非惯性系)里，会出现什么情况呢？例如，在一列以加速度a1做直线运动的车厢里，有一个质量为m的小球，放在光滑的桌面上，如图11-3所示。 相对于地面惯性系来观测，小球保持静止状态，小球所受合外力为零，符合牛顿运动定律。 相对于非惯性系的车厢来观测，小球以加速度-a1向后运动，而小球没有受到其他物体力的作用，牛顿运动定律不再成立。 不过，车厢里的人可以认为小球受到一向后的力，把牛顿运动定律写为f惯＝－ma1。 这样的力不是其他物体的作用，而是由参照系是非惯性系所引起的，称为惯性力。 如果一非惯性系以加速度a1相对惯性系而运动，则在此非惯性里，任一质量为m的物体受到一惯性力－ma1，把惯性力－ma1计入在内，在非惯性里也可以应用牛顿定律。 当汽车拐弯做圆周运动时，相对于地面出现向心加速度a1，相对于车厢人感觉向外倾倒，常说受到了离心力，正确地说应是惯性离心力，这就是非惯性系中出现的惯性力。 惯性质量和引力质量 根据牛顿运动定律，力一定时，物体的加速度与质量成反比，牛顿定律中的质量度量了物体的惯性，称为惯性质量，以m惯为符号，有 根据万有引力定律，两物体(质点)间的引力和它们的质量乘积成正比。 万有引力定律中的质量，类似于库仑定律中的电荷，称为引力质量，以m引为符号。 惯性质量和引力质量是两个不同的概念，没有必然相等的逻辑关系。 它们是否相等，应由实验来检验。 本世纪初，匈牙利物理学家厄缶应用扭秤证明，只要单位选择恰当，惯性质量和引力质量相等，实验精度达10-8。 后来，人们又把两者相等的实验精度提高到10-12。 设一物体在地面上做自由落体运动，此物体的惯性质量和引力质量分别为m惯和m引，以M引代表地球的引力质量，根据万有引力定律和牛顿第二定律，有 式中G为万有引力常量，R为地球半径，g为物体下落的加速度。 因为m引＝m惯，所以g＝GM引/R2，与物体的质量无关。 这就是伽利略自由落体实验的结论。 既然惯性质量与引力质量相等，就可以简单地应用质量一词，并应用相同的单位。 质量也度量了物质的多少。 广义相对论的基本原理 爱因斯坦提出广义相对论，主要依据就是引力质量和惯性质量相等的实验事实。 既然引力质量和惯性质量相等。 就无法把加速坐标系中的惯性力和引力区分开来。 比如，在地面上，物体以g＝9.8米/秒2的加速度向下运动。 这是地球引力作用的结果。 设想在没有引力的太空，一个飞船以a＝9.8米/秒2做直线运动(现在可以做到)，宇航员感受到惯性力，力的方向与a的方向相反，这时他完全可以认为是受到引力的作用。 匀加速的参照系与均匀引力场等效，这是爱因斯坦提出的等效原理的特殊形式。 因为引力质量和惯性质量相等，所以，在均匀引力场中，不同的物体以相同的加速度运动。 这也是伽利略自由落体实验的结果。 它可一般叙述为：在引力场中，如无其他力作用，任何质量的质点的运动规律都相同。 这是等效原理的另一种表述。 由于等效原理，相对于做加速运动的参照系来观测，任一质点的运动规律都是引力作用的结果，具有相同的规律形式。 爱因斯坦进一步假设，相对任何一种坐标系，物理学的基本规律都具有相同的形式。 这个原理表明，一切参照系都是平等的，所以又称为广义协变性原理。 等效性原理和广义协变性原理是广义相对论的基本原理。 引力场的强度可用单位引力质量的物体在引力场中受到的引力来量度。 引力场强度处处相等的引力场，叫做均匀引力场。 地面上引力场，可认为是均匀引力场。 广义相对论的实验验证 在广义相对论的基本原理下，应建立新的引力理论和运动定律，爱因斯坦完成了这个任务。 这样，牛顿运动定律和万有引力定律成为一定条件下广义相对论的近似规律。 根据广义相对论得出的许多重要结论，有一些已得到实验的证实。 下面介绍几例。 1.水星近日点的进动 按照牛顿引力理论，水星绕日做椭圆运动，轨道不是严格封闭的，轨道离太阳最近的点(近日点)也在做旋转运动，称为水星近日点的进动，如图11-4所示。 理论计算和实验观测的水星轨道长轴的转动速率有差异。 牛顿的引力理论不能正确地给予解释，而广义相对论的计算结果与观测值符合。 爱因斯坦当年给朋友写信说：“方程给出了进动的正确数字，你可以想象我有多高兴，有好些天，我高兴得不知怎样才好。 ” 2.光线的引力偏折 在没有引力存在的空间，光沿直线行进。 在引力作用下，光线不再沿直线传播。 比如，星光经过太阳附近时，光线向太阳一侧偏折，如图11-5所示。 这已在几次日蚀测量中得到了证实，证明广义相对论的计算偏折角与观测值相符合。 3.光谱线的引力红移 按照广义相对论，在引力场强的地方，钟走得慢，在引力场弱的地方，钟走得快。 原子发光的频率或波长，可视为钟的节奏。 引力场存在的地方，原子谱线的波长加大，引力场越强，波长增加的量越大，称这个效应为引力红移。 引力红移早已为恒星的光谱测量所证实。 20世纪60年代，由于大大提高了时间测量的精度，即使在地面上几十米高的地方由引力场强的差别所造成的微小引力红移，也已经精确地测量出来。 这再一次肯定了广义相对论的正确性。 4.引力波的存在 广义相对论预言，与电磁波相似，引力场的传播形成引力波。 星体做激烈的加速运动时，发射引力波。 引力波也以光的速度传播。 虽然还没有直接的实验证据，但后来对双星系统的观测，给出了引力波存在的间接证据。 广义相对论建立的初期并未引起人们的足够重视，后来在天体物理中发现了许多广义相对论对天体物理的预言，如脉冲星、致密X射线源、类星体等新奇天象的发现以及微波背景辐射的发现等。 这些发现一方面证实了广义相对论的正确性，另一方面也大大促进了相对论的进一步发展。
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