基于广义相对性原理的月球与地球时间转换
Abstract
月球上的时间计量是地球以外统一时间规则的典型案例, 与地球类似, 月球应该具有独立的守时、授时和历法. 美国学者近期发表的两篇相对论框架下定义和描述月球时间方面的论文, 给出了一种把地球标准时间传递到月球上使用的转换公式, 并认为定义了月球上的参考时间. 然而其推导过程和公式的条件存在质疑. 太阳系大天体之间复杂的相互围绕旋转的关系, 用“外问题”和“内问题” 方法可简化成多层嵌套的广域和局域的相对关系. 以物理定律的对称性和守恒性为出发点, 爱因斯坦的广义相对性原理明确指出“平权”和“本地”思想, 平权思想认为多层级坐标系之间的关系是独立且相似的, 用分形几何的自相似性来类比物理规律在各层级之间的关系. 本地思想认为物理规律仅在本地局域坐标系内具有不变的形式, 不旋转的坐标系是质点运动曲线上的费雷内标架, 只有把旋转的参照物放在本地局域内部, 而不是放到外部的遥远星体，才能保证物理规律的不变性. 把遥远星体作为地球质心坐标系方向的参照物, 违反了广义相对性原理. 这里推导了坐标时与原时的关系, 运用了地球-月球坐标系作为中转站, 推导出更加简洁的月球时到地球质心坐标时的转换公式, 初步建议了独立而且通用的月球标准时间. 其中坐标时转换系数是长期缓慢变化的, 可通过地月之间的时间比对进行测量和预测.
