对广义相对论更精确的实验检验

1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论．10年后，他又基于等效原理建立了广义相对论，认为时、空性质决定于物质的分布．爱因斯坦根据广义相对论解释了天文学中长期未解决的一些问题：如水星近日点进动的剩余量，并预言了日全食时星光在太阳引力场中的偏转以及引力场中的光谱线向红端移动．这些预见在爱因斯坦逝世(1955年4月18日)以前就已为天文观测所证实．     

Kerr时空赤道面上零测地线方程的严格求解

运用欧拉-拉格朗日方程给出了Kerr时空赤道面上的零测地线方程并求出两个首次积分,结合零测地线所满足的恒等式求得轨道微分方程.通过把被积函数化成部分分式,以及解出被积函数中的一个四次方程并对根进行排序,可把轨道微分方程的解表示成第一类椭圆积分和第三类椭圆积分.     

2+1维de-Sitter时空中光线的轨迹

通过求解2+1维de-Sitter时空中零测地线方程得到光线的轨迹方程,对轨迹方程进行分析发现其不存在封闭的轨迹解.     

日食观测与广义相对论的验证

根据广义相对论,强引力场附近是弯曲的,此时,光不是沿着人们通常说的以“直线”传播,而是沿着“曲线”传播。比起太阳系各大行星来,太阳可谓大质量天体,存在强引力场,因此,经过太阳边缘的星光会出现弯曲。     

日食时的"阿莱单摆效应"

日食期间,星光掠过太阳边缘偏折～1.75°的观测结果验证了爱因斯坦的预言.但半个世纪以来,在日食时,多次观测到的单摆摆动平面的异常转动却使爱因斯坦大厦有倾斜之虞.     

非奇性Schwarzschild黑洞的零测地线和稳定性

对非奇性Schwarzschild黑洞的零测地线和稳定性进一步进行了研究。结果表明,零测地线和类时测地线一样是完备的,稳定的非奇性黑洞可以存在。 关键词：     

精确的动态黑洞解

正黑洞的存在是广义相对论最重要的预言之一。1915年11月,爱因斯坦公布了他的广义相对论的基本方程。仅仅在两个月以后,史瓦西(K.Schwarzschild)便首先得出了广义相对论的第一个精确解。它是质量呈球对称分布的客体的外部解。当处于引力场中心的源是一个黑洞时,我们便称这个解为史瓦西黑洞。史瓦西黑洞是自然界中可能存在的最简     

引力场中标量粒子波方程的玻姆量子势描述

对于引力场中标量粒子的Klein-Gordon方程,在引入玻姆量子势后,可写出类似于经典粒子的轨道运动方程,继而可表示成重新定义的度规空间中的测地线方程。     

浅谈广义相对论的创立之三 引力场方程的确立与应用

简述了爱因斯坦建立的物质不存在时的引力场方程;介绍了爱因斯坦建立引力场方程的指导思想和方法;讨论了场方程的牛顿近似和水星近日点进动.     

《从零学相对论》连载(22)

正8.5.3牛顿引力论对星光偏角的推导[选读]索尔德纳在1801年推导星光偏角公式时,光速的有限性已被证实.只要承认光的微粒说并默认光微粒(即现在的光子)在引力场中的表现与普通质点的唯一不同就是以光速运动,就不难用牛顿引力论推出偏角公式.此式的推导方法很多,现在介绍一种"借他山之石"的简便方法.首先考虑质量为m的普通质点在太阳附近飞过时因受太阳引力而出现的偏角.这种情况与卢瑟福1911年研究的α粒子散射类似,因此可以借用其     

论潮汐力的动力学效应

 对潮汐力的精确讨论,需应用爱因斯坦的广义相对论。在这个理论中,潮汐力场为,维空间的黎曼曲率张量,由它出发可以直接给出引力场中两个自由粒子间的相对加速度,因而可以较方便地得出潮汐力的精确表述。     

引力波探测展望

早在1916年，爱因斯坦在发表广义相对论时就预言引力辐射的存在．但在初期，大多数人都怀疑引力波（Gravitational　Waves）仅仅是爱因斯坦提出的引力场方程的一个近似解…而没有实质的物理效应．直到1950年代末期，从理论上证明引力波是携带能量的并可以被探测到，引力波的存在才在理论上得到了充分的确认．广义相对论预言引力波的主要特性有：在真空中以光速传播；     

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.     

爱因斯坦引力场Arnowitt-Deser-Misner约束方程的两种推导方法

给出两种不同方法,分别导出爱因斯坦引力理论中著名的Arnowitt-Deser-Misner(ADM)约束方程.其一是在具有洛伦兹号差的时空中,构造一个单参数引力场作用量,由此导出单参数ADM约束方程.该参数取某特定值时对应的就是熟知的ADM约束方程.其二是将二重复函数理论运用于爱因斯坦引力场的哈密顿形式表述中,得到引力场ADM约束的二重化形式,从而也能将通常的ADM约束作为其特殊情况包含其中.此外,这两种方法还能统一地表述具有不同时空号差(洛伦兹号差和欧几里得号差)的洛伦兹引力理论和欧几里得引力理论 关键词： Arnowitt-Deser-Misner约束方程 哈密顿表述 时空号差 引力场作用量     

宇宙中不可视物质与引力透镜

１９１６年爱因斯坦在他的《广义相对论》中关于光线会在大质量天体的引力场内弯曲的预言被１９１９年的实验观测所证实．这次实验观测是在太阳发生全日蚀的条件下进行的,当时天文学家发现了靠近太阳盘边缘的星星图像比它们一般位置的图像亮一点．但那时很少有人想到,作为检验新引力理论（广义相对论）的这个精确效应的研究总将产生一种科学的方法论．３０年代,一位年轻的瑞士天文学家Ｆ．兹维基（Ｆ．Ｚｗｉｃｋｙ,１８９８－１９７４）提出了用这一效应估算星系总质量的理论,因为任何天体的引力都能够引起光线的偏移．Ｆ．兹维基的很…     

量子引力和弦论在中国

直到20世纪60年代,爱因斯坦的广义相对论一直是理论物理中理论色彩最浓的一个分支,那时广义相对论的主要实验验证是水星近日点进动、太阳引力场中的光线弯曲、引力红移。直到宇宙学和涉及强引力场的一些天体物理问题成为实验观测对象后,广义相对论才成为和其他物理理论（如粒子物理）类似的学科。与此同时,人们开始尝试将引力和量子力学结合起来,这就是著名的量子引力或引力量子化问题。     

《广义相对论入门讲座》连载——测地线、联络、曲率与挠率

1测地线平直时空是用欧几里德几何描述的,直线在其中占有重要地位.它是两点间的最短线.弯曲时空中一般不存在直线,但是,两点间会有最短线或最长线,统称短程线或测地线.测地线在黎曼几何中的作用,相当于直线在欧儿里德几何中的作用.广义相对论诞生前,数学家就曾对弯曲空间中的测地线进行过研究.     

引力场的二分量理论和验证广义相对论的新实验

美国斯坦福大学以W.Fairbank为首的研究组,正在考虑验证广义相对论的极为精密的新实验. 从1915年爱因斯坦发表广义相对论以来,通过水星近日点的移动,光线在引力场中的折射及光谱线的红移等现象的观测,验证了广义相对论的正确性.但是,上述新实验是以最近提出的引力场二分量理论来验证广义相对论的一种新尝试. 众所周知,电磁场中有电场和磁场.与此相似,可认为引力场也由两个分量所构成.由于牛顿势和库仑势在形式上是相同的,因而牛顿势对应于电场势.根据牛顿引力理论,不存在对应于磁场的分量.而按上述理论,在广义相对论所讨论的引力场中必然存…     

尘埃粒子的时空结构及其性质

讨论了尘埃粒子解的时空结构及其性质，导出了尘埃粒子的内空间的离散结构.证明了尘埃粒子内部的物质球是一个无坐标的平直球，因而具有最小的体积和整体的关联性.导出了在尘埃粒子的内外时空中的径向测地线并说明其连续性.阐述了由这个解所揭示的物质、引力与时空之间的内在联系. 关键词： 尘埃粒子 离散时空 测地线     

相对论性开普勒环的谱线轮廓

对于一个围绕强引力场物体(例如黑洞)作开普勒运动的环状发光物,它所发射的光线要受多普勒频移,引力红移和光线偏折等效应的作用,这种作用决定了远处观察者所看到的谱线轮廓,本文利用光子输运方程方法,求出在Schwarzschild度规中的开普勒环所发射的谱线的轮廓的精确解。 关键词：