5重力变化 引力时间膨胀
重力变化是由于地球引力场强度的变化或由于山丘或天体等质量的存在而假设的重力变化。人们常说，重力的强度随着高度的增加而减小，或者说太阳和月亮的重力会拉动地球表面。然而，这些实验要么没有显示出变异，要么表明变异的少数效应是有问题的、自相矛盾的，并且可能归因于其他原因。
内容
1天体测试
2高度测试
3纬度测试
4陆地测试41重力仪
天体测试
据称，太阳和月亮对地球施加了引力。在 24 小时内进行了非常敏感的扭力平衡实验，表明实验不受外部来源的影响，不会导致违反等效原理。外部重力源，例如来自太阳的，是无法感觉到的。
扭力平衡测试 - g 的天体变化- 实验室实验无法检测到来自太阳的引力效应
也可以看看：
潮汐- 潮汐的运作似乎与月球无关
高度测试
在各种范围的实验中发现，“重力”并没有偏离自由落体的普遍性或等效原理。等效原理是一种自然原理，它说“重力”的表现就好像实验是在地球上或在加速向上的容器中进行的。据说只是一个“本地”概念，实验者已经在各种规模上测试了这个概念，而没有违反这个原则。
gravitational time dilation - 时间根据等效原理的统一预测膨胀到各种高度
纬度测试
据称，由于地球自转和赤道凸出质量的影响，重力随纬度而变化。用暴露在大气中的鳞片进行的实验表明，与温暖的赤道附近的区域相比，极地附近的重量增加了百分之一。然而，体重也受到“重力”之外的因素的影响。它还与与压力、湿度、空气粘度、温度等有关的浮力有关，这些浮力在不同位置存在不同，并且可能以复杂的方式影响秤的读数。
重量随纬度变化 - 重量随纬度的变化出现在不受控制的规模实验中
与此相反，在不同纬度使用敏感时钟进行的实验表明，由于地球的不同纬度速度，不会发生预期的时间膨胀。
纬度时间膨胀 - 地球自转导致的预测时间膨胀不会发生
陆地测试
质量的万有引力理论导致人们期望山脉应该产生比平原更大的引力，因为该地区的体积质量更大。然而，重力测量表明山脉与负重力异常有关。
等稳态- 山脉和大陆的质量吸引力不符合“重力”
重力仪
用于研究地球重力的重力仪设备上的主流材料表明，它并不是直接研究重力。该装置被描述为研究假设由重力引起的次地震带中的密度变化，其中观察到潮汐等现象。重力仪可以兼作地震仪，地震仪可以兼作重力仪，重力异常与地震带有关。
重力测量- 重力仪被主流来源描述为地震仪
分类：普通物理学重力通用加速
引力时间膨胀
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引力时间膨胀是一种现象，其中经过时间的差异表现在两个事件之间，由距地球不同距离的观察者测量。根据等效原理，时间被认为是膨胀的，该原理预测在向上加速的火箭飞船中发生的所有物理效应也应该在引力场中发生。由于时钟的时间膨胀会发生在向上加速的火箭内部的不同高度，因此它也必须发生在地球引力场的不同高度。假设只是“局部”效应，等效原理及其统一性质[1]已在各种高度上得到证实。
内容
1描述11水滴示例
2小规模实验
3柠檬山31类似的实验
4弹道火箭41均匀引力场42椭圆轨迹43物理教室
5附录
6也可以看看
描述
摘自john a peacock 博士的cosmological physics（存档）第 8 页。（生物）我们读到以下内容：
引力时间膨胀
“ 广义相对论的许多重要特征都可以通过使用等价原理的相当简单的论证来获得。其中最著名的是导致引力时间膨胀的思想实验，如图 11 所示。考虑一个加速框架。它通常是高度为 h 的火箭，在屋顶上安装了一个时钟，它定期向地板释放光子。如果火箭以 g 的速度向上加速，那么在光子从屋顶传播到地面所需的时间内，地面的速度为v = gh / c 。因此，接收到的光子的频率将出现蓝移，由Δv / v = gh / c2给出，并且很容易看出光子的接收率将以相同的因子增加。
现在，由于火箭可以随心所欲地保持加速，而且光子不能在任何地方储存，火箭地板上的观察者得出的结论是，屋顶上的时钟在真正意义上跑得很快。当火箭停止加速时，与放在地板上的相同时钟相比，屋顶上的时钟将增加时间Δt。最后，可以引入等效原理得出结论，重力必定会产生相同的效果。注意到ΔΦ = gh是屋顶和地板之间的电位差，很容易将其推广到Δt / t = ΔΦ / c2 ”
“ 图 11。想象一下，你在一个远离任何引力源的自由空间中的盒子里。如果盒子被设计成“向上”加速，并且在它的屋顶上安装了一个每秒发射一个光子的时钟，那么很容易看出一旦盒子加速，你会更快地接收到光子（想象你自己跑到迎面而来的路线上）光子）。现在，根据等价原理，情况正好等价于第二张图片，盒子静止在地球表面。由于多余的光子无处可积，因此结论必须是我们上方的时钟在引力场中运行得很快。 ”
水滴示例
为了进一步说明为什么向上加速进入输入时钟信号线会影响时间感知，如前面左侧示例中一样，我们可以使用水滴的示例。
想象一下，你在零重力下的航天器的一端。一排水滴从宇宙飞船的远端向你移动，以每秒 1 滴的速度击中你。
然后你加速走向水滴。你会体验到水滴以超过每秒 1 滴的速度击中你吗？
当您加速进入液滴时，您会更快地感知它们的事件顺序。我们看到加速进入水滴线的物理行为会导致它们看起来以比不加速进入它们时更快的速度增加。这就是上一个宇航员加速进入火箭内部时钟信号的例子中时间膨胀的原因。
小规模实验
超精确的原子钟已经证实，时间在个人尺度上的不同高度会膨胀。
nist 一对铝原子钟在个人尺度上揭示了爱因斯坦的相对论（存档）
“ 科罗拉多州博尔德——几十年来，科学家们已经知道，在更高的海拔高度，时间过得更快——这是爱因斯坦相对论的一个奇怪方面，以前通过比较地球表面的时钟和高空飞行的火箭来测量。
现在，美国国家标准与技术研究院 (nist) 的物理学家以更实际的 33 厘米或约 1 英尺的尺度测量了这种效应，例如，当你站一对夫妇时，你会衰老得更快楼梯上更高的台阶。
在 9 月 24 日的《科学》杂志上有所描述，这种差异太小，人类无法直接感知——在 79 年的生命周期中加起来约为 900 亿分之一秒——但可能会在地球物理学和其他领域提供实际应用。
同样，nist 研究人员观察到相对论的另一个方面——当你移动得更快时，时间流逝得更慢——其速度与每小时行驶约 20 英里的汽车相当，比以前使用喷气式飞机进行的测量更容易理解。 ”
论文：光学时钟和相对论（存档）
柠檬山
比较了山脚和山顶的原子钟，证实了时间的膨胀。
project great 2016a——霍金、爱因斯坦和莱蒙山上的时间膨胀（存档）
“ 从概念上讲，实验非常简单。我们把一个准确的时钟带到山顶，我们把另一个准确的时钟带到山脚下的一家旅馆，让他们在那里坐一天。然后我们再次将时钟放在一起并进行比较。如果时间膨胀是错误的，那么时钟应该仍然一致。如果时间膨胀是真实的，那么我们预计酒店的时钟会稍微落后于山顶的时钟。 ”
“ 至少需要两个时钟，但拥有多个时钟和冗余电源可以大大降低失败的可能性。所有六个都同步并在我的车中携带了几天。然后我们把其中的 3 个留在了山顶，存放在天文学家的宿舍里，剩下的 3 个留在车里，然后我们开车回图森的一家旅馆。我们等了一天，然后开车回去比较时钟。
酒店大钟海拔775米（约2540英尺），山顶大钟海拔2780米（约9120英尺）。因此，海拔差异为 200 公里（约 6580 英尺）。时钟分开的时间长度约为23小时。公式 gh/c2 预测的时间膨胀约为 18 ns（纳秒）。
现在，这些时钟并非没有错误。即使是原子钟也不完美。但是它们设计得非常好，并且在实验之前都经过了测试，发现它们的定时误差约为每天±2 ns。由于我们将底部的不完美时钟与山顶的不完美时钟进行比较，因此实验存在一些固有误差。关键是要设计实验，使测量的效果（引力时间膨胀）至少比时钟本身的固有波动大十倍。
一般来说，走的越高，停留的时间越长，时钟越好，使用的时钟越多，结果就越确定。在本实验中，21 ns 的（初步）测量值在预期范围内，接近 18 ns 的预测值。所以霍金是天才，爱因斯坦是快乐的，时间膨胀是真实的，pbs 得到了高质量的镜头，所有人都玩得很开心。 ”
类似的实验
briatore 和 leschiutta于 1977 年在plateau rosa 上进行了一项类似的实验，显示山上的时间膨胀到大约 11,500 英尺，声称该效果符合等效原理。
弹道火箭
根据主流说法，据称 1976 年史密森尼天文台和美国国家航空航天局开展了一项联合项目，通过比较高海拔和地球表面的时间膨胀差异来测试等效原理。一枚弹道（亚轨道）火箭在大西洋上空沿椭圆轨道发射到 10,000 公里（6,200 英里）的高度，然后落回地球。在很高的高度上，火箭上的原子钟与地球表面的原子钟进行了比较，证实了时间根据等效原理的均匀性质而膨胀。
重力探测器 a
“ 重力探测器 a (gp-a) 是一项基于空间的实验，用于测试等效原理，这是爱因斯坦相对论的一个特征。它由史密森尼天体物理天文台和美国国家航空航天局联合进行。该实验将氢脉泽（一种高度精确的频率标准）送入太空，以高精度测量时间在较弱引力场中的流逝速率。
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该实验是对爱因斯坦广义相对论的一个重大后果的测试，即等效原理。等效原理指出，均匀重力场中的参考系与匀加速下的参考系无法区分。此外，等效原理预测，在匀加速参考系中存在的不同时间流速的现象，也将出现在均匀重力场中的静止参考系中。
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该探测器于 1976 年 6 月 18 日从位于弗吉尼亚州瓦洛普斯岛的 nasa-wallops 飞行中心发射升空。该探测器通过侦察火箭携带，达到了 10,000 公里（6,200 英里）的高度，同时按预期在太空中停留了 1 小时 55 分钟。它通过溅入大西洋返回地球。
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gravity probe a 实验的目的是测试等效原理的有效性。等效原理是阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论的一个关键组成部分，它指出无论您考虑均匀加速的参考系还是受均匀引力场作用的参考系，物理定律都是相同的。
等效原理可以通过在两个场景中想象一艘火箭飞船来理解。首先，想象一艘静止在地球表面的火箭飞船；火箭飞船中的物体以 981 m/s2 的速度向下加速。现在，想象一艘火箭飞船逃离地球引力场，由于火箭的推力以恒定的 981 m/s2 的速度向上加速；火箭飞船内掉落的物体会以 981 m/s2 的加速度落到地板上。这个例子表明，匀加速的参考系与重力参考系是无法区分的。
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重达 100 公斤的重力探测器 a 航天器装有贯穿整个任务的原子氢脉泽系统。maser 是通过受激辐射进行微波放大的首字母缩写词，类似于激光，因为它在电磁光谱的微波区域产生相干电磁波（与在可见光或紫外线区域产生光的激光器相反）。探测器几乎垂直向上发射，导致脉泽所看到的引力势发生巨大变化，达到 10,000 公里（6,200 英里）的高度。在这个高度，相对论预测时钟的运行速度应该比地球上的时钟快 10 10分之 45 。
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因此，该实验能够检验等效原理。重力探测器 a 证实了这样的预测，即在重力井深处，时间流逝得更慢，[4] 并且观察到的效果与预测的效果相匹配，准确度约为百万分之 70。 ”
均匀引力场
对等价原理的“均匀引力场”的其他参考可以在第 8 页的宇宙如何运作：现代宇宙学导论（存档）中看到：
” 重力探测器 实验还证实了广义相对论的另一个重要效应：等效原理，它指出物体无论是均匀加速还是放置在均匀的引力场中，都表现相同。 ”
椭圆轨迹
总统的航空航天报告 - 1976 年活动（存档）包含对设备在大西洋上空的椭圆飞行的参考：
6 月 18 日 - 重力探测器 a（红移实验）- 亚轨道 - 侦察
目的：检验爱因斯坦的“ 等价原理”，这是相对论的基础。
探头：114 厘米长。直径 96 厘米；极其精确的氢脉泽原子钟：支持设备由s波段遥测应答器、电池和冷却系统组成。重量：102公斤
备注：由美国国家航空航天局发射，在大西洋上空进行一小时 55 分钟的椭圆飞行。最高海拔 10,000 公里。数据基本上证实了该理论的等效性。 ”
物理教室
在上面我们看到将地球上的时钟与提升到 10,000 公里高度的时钟进行比较，得出的结论是，根据等效原理，经历的时间膨胀证实了在“均匀引力场”中会发生的时间膨胀效应。
根据一篇关于引力理论的物理课堂文章，引力在该范围内显着减小。地球的假定半径 (r) 为 6,371 公里，在距地球中心 2r 处，重力值大不相同。
文章中还出现了一个表格，其中包含以下最多 10,000 公里的释义数据：
地点g 值 (m/s 2 )地球表面98距地面 2000 公里568地表以上 4000 公里370地表以上 6000 公里260地表以上 8000 公里193地表以上 10000 公里149
附录
主流科学的实验主张表明，很难发现违反等效原则的情况。使用非常敏感的设备进行的实验表明，ep 的均匀性已在各种高度上得到验证。如果声称重力存在变化，应该能够直接参考显示这些变化的经验实验，而不是仅仅根据谣言或理论声称或断言它们存在。
科学史上为数不多的声称重力轻微变化的参考实验被认为是在不受控制的环境中进行的（请参阅：重量随纬度变化）。体重也受到“重力”之外的因素的影响。它还与与压力、湿度、空气粘度、温度等有关的浮力有关，这些浮力在不同位置存在不同，并且可能以复杂的方式影响秤的读数。此类实验必须不受影响比例的所有其他已知因素的影响，最好在真空室中进行。否则，实验证据表明与我们的地球正在向上加速的概念完全一致。