引力的速度

大多数的科学家们都明确地认为 ,引力作用应该与电磁力作用相似 ,不是一种瞬态作用 ,而是有一定的速度的 .例如我们看到的太阳 ,实际上是它 8分钟以前的状态 .一般来说 ,要用实验的方法来确定引力的强度还比较容易 ,但要用实验方法来测定引力的速度却比较困难 .那么我们能否用引力透镜效应的监测直接地测量引力的速度呢 ?2 0 0 2年 9月 8日 ,土星巡弋在类星体JO84 2 +1 835的附近 ,虽然土星没有一般恒星的质量大 ,但它仍有相当大的引力 .按照广义相对论的推测 ,在天空中类星体的位置在土星引力的作用下 ,将在若干天内完成一个小小的回路 .…     

熵力:对引力的新阐释

人人都感受到引力的存在,但要阐明引力究竟是什么却非易事.虽然引力已被牛顿和爱因斯坦先后发现的定律成功地描述,但我们仍不清楚宇宙的基本性质是如何结合起来产生所观察到的现象的.现在,荷兰阿姆斯丹大学的理论物理学家弗林     

光子芯片中类比引力的研究

探索和理解引力场弯曲时空的本质一直是人类孜孜不倦追求的目标。尤其最近天文学上两大事件:激光干涉引力波天文台探测到引力波信号以及事件视界望远镜拍到黑洞的影子,进一步激发人类对古老而神秘引力的兴趣。尽管人类在探测引力现象的天文实验技术上取得了巨大的进步,但是对于有些引力现象的研究仍然面临着挑战,特别是与引力有关的量子效应。另一方面,类比引力系统为人类研究引力效应提供了一个新的实验平台,它可以在实验室环境下研究目前天文观测仍面临挑战的引力现象,例如黑洞附近引力场的量子效应。文章将介绍以光子芯片作为一种类比引力的实验体系而实现的引力场弯曲时空的模拟与研究。     

暗物质的引力透镜测绘

 两千多年前,庄子就提出:“天其运乎?地其处乎?日月其争于所乎?孰主张是?孰维纲是?孰居无事而推行是?”换句话说,到底是什么主宰着宇宙的演变?现代物理学的回答是:那是质量引发的长程力--引力,对巨大引力束缚系统(如星系和星团)内部运动的研究证明:这些系统的质量中占绝对优势的是这样的物质形态:它不以从射电波到X射线中的任何波长发光。这种物质形态叫做“暗物质”,当前宇宙学的中心问题之一就是暗物质所扮演的角色。 到了最近,已有充分证据说明,暗物质的总质量超过明亮物质(恒星、气体和尘埃)的质量至少10倍。     

一种证明引力大小与质量乘积成正比的数学方法

若z=k 1x, z=k 2y, 两式相乘可得z 2 =k 1 k 2x y. 貌似可以得到z 2 与x y的乘积成正比. 可在高中物理 教材上, 在行星与太阳间引力大小的推导中, 由圆周运动知识、 开普勒定律和牛顿第三定律得出: 引力大小与行星 质量成正比, 与太阳的质量成正比, 可结论却是引力大小与它们质量的乘积成正比, 这是为什么呢?     

根据行星轨道分析引力子质量上限

按照爱因斯坦的广义相对论,引力可与无质量的引力子相联系。一种检验引力子是否真的无质量的方法,是通过对太阳系中行星运动的详细观测来计算引力子质量的上限。如果引力子质量不为零,可能意味着需要超出广义相对论的新理论。若引力以光速传播,引力子的质量mg应为零。但是如果引力子具有微小的质量,引力将具有由引力子的康普顿波长λg标志的有限力程。     

巧用椭圆轨道推导引力势能公式

引力势能公式的推导在物理思想上通常是利用引力做功等于引力势能变化的负值得出.由于引力是变力,在计算引力做功时,在数学方法上通常是用积分运算.在高中将其作为拓展内容给学生介绍时,一般是将物体的位移分成许多小段,将每一小段的引力看成"恒力",将每一小段"恒力"做的功求和得出引力做的总功,这在本质上还是积分运算.     

问答

正Q:黑洞是如何形成的?A:我们都知道恒星的质量非常大,大到可以在恒星中心引燃核聚变,而这核聚变又释放出巨大的能量和辐射来抵抗引力对恒星的收缩作用。但核聚变总有耗尽的一天,当恒星内部的聚变燃料全部耗尽时,恒星内部向外辐射的能量就不足以抵抗向内的引力了。这时候引力就会向内压缩。如果这颗恒星比太阳小一些,那么这颗恒星压缩到最后会由于电子的量子排斥效应(就是费米子的泡利     

广义热力学第二定律

自从贝肯斯坦在1973年从经典广义相对论的角度引入黑洞墙的概念并指出、黑洞服从与热力学定律形式上类似的定律之后①,黑洞热力学就成为人们日益关注的课题。它的重要性在于:如果这个类似不仅是形式上的而且是实质性的,那么黑洞热力学不外就是普通热力学用于一个“自引力系统”的结果。这个结论将使我们对自然界的认识大大深化,使原来以为毫无联系的学科紧密联系起来,使许多物理学家的信念──自然界的任何过程都服从热力学定律──得到进一步证实。黑洞热力学的一个重要部分是广义热力学第二定律,其内容是“自然界的广义肉不能减少”。所谓…     

Reissner-Nordstr?m de Sitte 黑洞的引力似正模

利用P?shl-Teller势近似方法,本文研究了径向和角向引力扰动引起的Reissner-Nordstr?m de Sitte 黑洞的似正模。研究表明,当宇宙常数增加时似正模虚部的强度变小,但它却随电荷、谐波数或轨道角动量增加而增加。当电荷固定而宇宙常数改变时,似正模的虚部与实部几乎成线性关系。研究还发现径向和角向引力扰动引起的似正模是一致的,这证实似正模只依赖于黑洞的参量而与初始扰动无关。     

潮汐现象的力学分析

 月球对海水的引力是造成潮汐的主要原因,太阳的引力也起一定的作用。我国自古就有“昼涨称潮,夜涨称汐”的说法。潮汐现象的特点是每昼夜有两次高潮。所以,在同一时刻,围绕地球的海平面总有两个突起部分,在理想的情况下它们分别出现在地表离月球最近和最远的地方。如果仅把潮汐看成是月球引力造成的,那么在离月球最近的地方海水隆起,是可以理解的,为什么离月球最远的地方海水也隆起呢?如果说潮汐是万有引力引起的,潮汐力在大小就应该与质量成正比,与距离平方成反比。     

引力波和微波背景辐射旋度型偏振的探测

<正>引力现象是最常见的,例如,地球上的物体都有重量,地球绕太阳运转,都是由于引力的作用。物理世界中有四种基本力,电磁力、弱作用、强作用、引力,其中引力最弱,但却是最复杂的。牛顿引力较简单,质量密度ρ产生的引力势V由泊松方程▽2V=4πGρ确定,质点m产生V=-Gm/r。爱因斯坦1915年发表     

对於“質量舆重量”一文的意見

在物理通報1954年1月號上登載了陳同新同志寫的“質量與重量”一文。我們對於其中關於“重量”方面的叙述有不同的意見,現在寫在下面: 首先是關於重量的定義問題,在該文中寫道:“什么是重量呢?我們知道,物體的重量是由地球的引力產生的,一個物體所受的地球引力的大小就是那個物體的重量,因此重量就是物體所受地球引力的大小的量度,也就是物體所受重力的量度,所以重量是一種力……”。在另一段中又寫道:“一個物體所受的地球引力(F),也就是它的重量(W),可以用下式來表示 W=F=fM/r~2m″     

问答

正Q:倘若我把一张纸巾揉成细长的形状,把其一端放入水杯中,结果水就自己沿着纸巾上来了,是谁对它做的功?又是怎么做的?A:纸巾的主要成分是纤维素和各种增强剂。纤维素呈网状结构,由于浸润现象,会对水产生一定的引力,使水被吸入纸内,这个过程中分子间引力做功,系统的总势能减小,尽管水的重力势能增大,系统整体势能依然减小,处于更稳定的状态。可以用空水瓶和纸巾自己做一些实验,比较纸的种类和水上升的高度和快慢的关系。     

黑洞物理

 什么是黑洞?通常的答案是:黑洞是非常致密的天体,它的引力是如此之强以致连光也无法逃逸。而在广义相对论中,它的定义是"黑洞是时空中连光都无法逃逸的区域"。     

捕捉引力波

 一、足够精确的牛顿引力理论在宏观物理世界中,引力是一种主要的作用。太阳东升西坠,地球四季交替,海水潮涨潮落,众多自然现象都受到引力的支配。1687年,牛顿在前人的研究基础上,导出了万有引力定律。利用万有引力定律可以圆满地解释哥白尼的学说和开普勒的行星运动三定律。牛顿引力理论的精彩之处还有准确地预言了海王星和冥王星的存在,指导天文学家成功地发现了这两颗太阳行星。按牛顿的引力理论,两物体间的引力作用是瞬间完成的。但爱因斯坦认为,光速是任何作用的极限速度,因此引力作用不可能在瞬间实现。1905年,爱因斯坦发表著名的历史文献《论动体的电动力学》,建立了狭义相对论。在以后     

应该界定黑洞的“最大半径”和“最小半径”

 有关黑洞的习题在近几年的复习资料中经常出现,通过题中给出的一些有关物理量来估算黑洞的“最大半径”。那么什么是黑洞?一颗内部燃烧尽了的大质量恒星由于自身的引力作用,外壳不断向中心坍塌缩小,最后就会形成致密的黑洞。黑洞是宇宙中的实体微粒,它们的体积趋向于零,而密度几乎是无穷大,由于具有强大的引力,物体只要靠近这个微粒,就会被强大的引力吸入,连光也不能幸免。也就是说,没有任何信号能够从黑洞的作用范围内传出,人类无法看到里面的情形---对于观测者来说,那就是漆黑一片---这也是黑洞名字的由来。既然如此,那么衡量黑洞的大小只能用其作用范围(即“视界”)的“半径”来表示。     

引力场中的g和v

类比是人类认识事物的一种基本思维方法。它既不同于从一般推导到个别的演绎法,又不同于从个别推导到一般的归纳法,它是属于从特殊到特殊,从个别到个别的推理,在物理教学中占有极其重要的地位。本文通过对静电力和引力的类比,引入描述引力场的育关物理量以及高斯定理。 比较库仑定律和万有引力定律的数学表达式,发现它们具有惊人的相似之处:它们都服从平方反比定律,库仑定律中的q和万有引力定律中的m相当,库仑定律中的1/4πε和万有引力定律中的G相当,但它们也有各自的特殊性:万有引力总是引力,库仑力却可以是引力,也可以是斥力;还有库仑力存在于两带电体之间,而万有引力存在于任何两物体之间,我们可以将有关静电场的知识结构、研究方法移植于引力场中,如用场强研究力的性质,用势的概念研究场能的变化,用力线形象地描绘场,用高斯定理简便地计算空间各点的场强等。 类似于静电场,任何物体在其周围的空间激发了一个“引力场”,并对处在其中的任何物体有力的作用,     

引力的"磁性"是怎么回事

爱因斯坦广义相对论的重要结论之一是引力也应有“磁”分量，两个旋转物体之间会有引力“磁”矩的相互作用．而按牛顿引力论，两个物体的引力只决定于二者的质量，并不与二者旋转运动方向有关．因此，检验是否存在引力“磁”分量，乃成为区别牛顿引力论与广义相对论的关键之一．检验的方法是利用旋转物体，例如，在空间放置一个陀螺，按牛顿理论。     

黑洞及其视界附近的物理规律

 人类对黑洞的认识过程在1796年,法国天文学家拉普拉斯在他的著作《宇宙体系论》中就预言:如果它引力足够强,光速也不足以成为逃逸速度的话,我们可能会看不见它。宇宙中最大的天体可能是完全看不见的,这种观点是建立在牛顿引力理论基础上的,当时没有任何办法能够验证他的想法。直到100年后,爱因斯坦发表了广义相对论,它在基本概念上与牛顿引力理论完全不同。在广义相对论中,空间和时间构成了一个四维时空,时空的几何性质与物质,通过爱因斯坦引力方程联系起来,物质是引力的源,也决定了时空的弯曲。广义相对论发表后不久,德国天文学家史瓦西立即对球对称的情况求出了爱因斯坦引力方程的解。