相对论的几何表述

通俗地简介了微分几何的入门知识，对狭义相对论几何表述的基本概念作了介绍，较详尽用四维几何语言剖析了“尺缩”“钟慢”和双子效应，地其中的某些误解作了澄清，还简介了广义相对论的入门知识，重点说明为什么引力是时空弯曲的表现，在澄清对等效原理的误解上也略费了笔墨，简介了狭义相对论和广州相对论的划界标准，明确指出了双子佯谬纯属狭义相对论范畴。     

对"抽象难懂"科学的追求——评介《微分几何入门与广义相对论》

一提起微分几何很多人都觉得复杂、抽象,说起广义相对论则更觉得深奥莫测.但北京师范大学物理系梁灿彬教授却对此有不懈的追求.通过孜孜不倦的探索,达到美妙的境界.他从1981年起在美国芝加哥大学相对论组作访问学者时,便得到Wald教授和Geroch教授的悉心指导,从而对近代微分几何和相对论产生了浓厚兴趣,并抓紧一切学习机会,积累了大量的资料和学习体会.他在回国前就萌发了一种强烈的冲动,要把在国外学到的东西尽快教给自己的学生.回国后,他立即开设了第一门研究生课"微分几何入门与广义相对论",以后又陆续开设多门后续课程,并应邀到各地大专院校和科研单位讲学,受到广泛好评.     

光波的多普勒效应

光波的多普勒效应属狭义相对论的范畴, 本文用几何语言和非几何语言的狭义相对论知识推导了光波 的多普勒效应公式, 并且将两种方法作了比较分析     

《广义相对论入门讲座》连载——狭义相对论

广义相对论诞生至今已快100年了,然而了解此领域的人依然十分稀少.一般人认为广义相对论与实验联系较少,缺乏科研上的动力,而且在物理理解和数学运算上都十分困难,需要付出巨大努力才能进入这一用处不大的领域.然而,近年来随着中子星、黑洞、引力波和宇宙学领域的发展,广义相对论找到了广阔的应用空间,越来越多的人感到了对广义相对论知识的需求.其实,广义相对论也不像一般人想象的那样难学.数学上的困难源于一般人不熟悉黎曼几何与张量分析.作者从长期的教学中体会到,实际上可以采用"急用先学,立竿见影"的方式,用较短的时间把初学者引入广义相对论和黎曼几何的大门,使他们不仅了解广义相对论的物理思想,学会初步的运算,而且能看懂相对论天体物理学的文献,并尝试参与广义相对论及相关领域的初步研究.有志于钻研广义相对论的人,还可以在此基础上,"干中学",在出科研成果的同时,不断加深对广义相对论的理解,逐步成长为这一领域的教师和科研专家.本讲座就是这方面的一次尝试,望对广义相对论有兴趣并有志于学习它的人,参与这一进入科研前沿的尝试.本讲座共分8讲,目录如下:狭义相对论;广义相对论的物理基础;黎曼几何中的张量;度规张量;时间与空间;测地线、联络、曲率与挠率;爱因斯坦场方程;广义相对论的实验验证.本刊将以连载的形式分8期刊登.     

狭义相对论时空观的教学探讨

当代大学生对相对论理论感兴趣,希望在广义相对论方面能进行深入的研究。然而狭义相对论原理是广义相对论理论的基础,同学们得先掌握狭义相对论理论。教学实践中发现,初学者常常不能很好地理解狭义相对论时空观。本文以两道典型的习题为例,分别基于K系和K′系来处理问题,分析事件发生的时空坐标,求解狭义相对论的时空问题。方法相互印证,使学生更容易掌握解决狭义相对论时空问题的方法。本文还提出了用相对论速度求解时空问题时容易忽视的问题,分析了错误产生的原因,并给出了正确的求解方法。     

1854年6月10日:黎曼论弯曲空间的经典演讲

 1915年,爱因斯坦基于他在狭义相对论提出的四维时空概念,发表了广义相对论,改变了我们对宇宙的看法。他说明时空中的翘曲与弯曲,乃是对质量与能量的响应。广义相对论的几何基础是由德国数学家黎曼（G.Riemann）于大约60年前的研究所奠定的。     

关于相对论、量子论和引力的思考

 狭义相对论、广义相对论和宇宙学是关于时空性质和物质分布的关系的理论,也是关于天体和宇宙的理论。     

时空的乐章——引力波百年漫谈(五)

<正>八、引力波探测的基本思路除爱因斯坦的去世及对狭义相对论问世50周年和广义相对论问世40周年的研讨外,物理学家们对广义相对论的重新关注还有另外两个重要原因:一个是理论上的,另一个是经费上的。前者是因为融合了狭义相对论与量子力学的量子电动力学在20世纪40年代的成功,使一些物理学家以为很快要轮到广义相对论了,因而萌生了"抢滩"的兴趣;后者则是因为以原子弹为代表的物理学在第二次     

《从零学相对论》连载(14)

第6讲广义相对论初步§6.1引力的实质是时空的弯曲相对性原理要求物理规律在所有惯性系中有相同的数学表达式,用于狭义相对论,就是要求物理规律的数学表达式具有洛伦兹协变性.这是一个管定律的定律.因此,在建立狭义相对论物理学时,原则     

相对论原本

本文介绍了在创建狭义相对论的过程中,"思想实验"和欧几里得《几何原本》对爱因斯坦的启发和影响.爱因斯坦是狭义相对论的唯一创建者.     

相对论的几何表述③

相对论的几何表述③梁灿彬（北京师范大学物理系，北京１００８７５）３学一点点广义相对论３．１引力的实质是时空弯曲狭义相对性原理实际上是关于物理定律的定律，它要求一切物理定律具有洛伦兹不变性．因此，在建立狭义相对论物理学时，应该以它为标准重新审查已有的物...     

希尔伯特与广义相对论场方程

正1引言在爱因斯坦对物理学的诸多贡献中,广义相对论一向被认为是最没有竞争对手的。如果我们把视野放宽一点,那么在二十世纪前三十年的那场物理学革命里,主要有三个理论:量子理论、狭义相对论和广义相对论。这三个理论的创立过程如果用最简单的话来概括,那么量子理论可以说是"群雄并起、共襄盛举",狭义相对论是"水到渠成、瓜熟蒂落",而广义     

新书推荐

正内容简介:《相对论-少年版》,科学出版社2020年4月出版,由中国科学院物理研究所曹则贤撰写,系作者2017年所著《量子力学-少年版》一书的姊妹篇。该书是作者为自家的少年撰写的一本相对论入门书。全书共15章,按照朴素相对论、伽利略相对论、狭义相对论、广义相对论和整体相对论的顺序,以相对性思想的历史演化为线索,详细介绍了相对论所应包含的数学、物理和哲学内容。本书的一个重要特点是,它尽可能多地收录了相对论的原始文献和重要著作,强调相对论创立过程的细节。此外,本书是一本严肃的书,它还提供了修习相对论所需要的关键数学基础,尽     

时钟佯谬

“时钟佯谬”是在狭义相对论里出现的一个问题:已对好的两个钟,因相对运动彼此离开,如果重新相遇,就每一个钟所在的参照体系来判断,似乎都是另一个钟变慢。于是有些人就以为:不论两个钟的运动情况怎样,它们所指示的时间不会不同;又有些人认为:两个钟在读数上的差别是存在的,不过这个问题必须从广义相对论解决。其实,“时钟佯谬”不过是使用狭义相对论的时间推迟公式所引起,应该完全可以通过狭义相对论得到正确的解释。本文沿这一途径提供了具体解决的方案,并与广义相对论所得的结果作了比较。最后,在文末对近年来有关这方面的各种观点和诠释,作了一个总的简短评述。     

引力改变了时空——从欧几里得空间到准黎曼空间

 爱因斯坦在1905年所建立的狭义相对论建立了高速运动下的时空变换,这种变换是局限在惯性系之间的,这正是“狭义”的涵义。作为狭义相对论的推广,爱因斯坦从1907年开始努力尝试将相对性理论推广到非惯性系。他在研究了引力场与加速系关系的基础上,于1916年在德国《物理学杂志》上以“广义相对论基础”为题正式发表了广义相对论。广义相对论的诞生进一步更新了我们对空间、宇宙的认识观念。从平直均匀的欧几里得3维空间,到闵可夫斯基的4维空间,再到弯曲的黎曼空间,独立于时间与物质的“绝对空间”概念被彻底地打破了。     

等效原理与双生子问题

爱因斯坦等效原理是广义相对论的基石,引力场的钟慢效应和引力红移效应是等效原理的两个基本推论;双生子问题属于狭义相对论的范畴.等效原理与双生子问题间的联系在相对论的教学中常被忽视.文章基于爱因斯坦等效原理,将匀加速系统与一个均匀引力场等效起来,详细地推导出引力场的钟慢效应,并证明了与之本质相同的引力红移效应;最后根据等效原理的这些基本推论在广义相对论框架下讨论了双生子问题,并用一个清晰的物理图像给出了双生子问题的广义相对论解释.     

相对论年谱

年谱简要记载了从相对论诞生之前的许多有关科学事件,到狭义相对论和广义相对论的创立,直到多年以后有关相对论理论和实验最新进展的最重要科学事件的年代、有关科学家、工作的内容和意义．     

推荐一本好书——《相对论百问》

相对论是青少年最感神奇、也觉得最为难懂的科学理论.不过,狭义相对论诞生(1905年)至今已经100多年了,广义相对论也将要迎来它的100岁生日(1915年),相对论已不再是最新的科学理论.今天的科学发展水平和教学条件已经完全有可能让青少年对相对论有一个初步的、基本正确的了解.     

相对论效应对GPS的影响

全球定位系统(GPS)对时钟的精度提出了很高的要求.由于GPS卫星的速度和高度,本文从狭义相对论和广义相对论两方面论述了无论是运动时钟变慢,还是引力场中高处时钟加快的效应都将对GPS系统时钟的精度产生不可忽视的影响.这是大学物理课程讲述相对论的一个极好的例子.     

爱因斯坦与物理规律的协变性

爱因斯坦是２０世纪最伟大的物理学家,他毕生从事理论物理学的研究工作,在物理学的六个领域──狭义相对论、广义相对论、分子运动论、量子论、科学宇宙学和统一场论中都作出了巨大贡献．爱因斯坦不仅是一位伟大的科学家,也是一位富有哲学探索精神的杰出的思想家,从协变性思想出发,建立相对论的过程正是爱因斯坦科学思想的一个体现．本文试图阐明爱因斯坦在建立狭义相对论和广义相对论的过程中,协变性思想起的重要作用,介绍近几十年来,协变性思想对理论物理学发展的推动作用． 一、狭义相对论与洛仑兹协变性 顾名思义,“协变”一词…