广义相对论简介--工科大学物理课讲授广义相对论的一种方案

用普通物理语言简介广义相对论的基本观点,等效原理,时间和空间,对一种引力场－史瓦西场中的固有时和真实距离进行了计算。     

广义相对论浅释（1）

本文用通俗的方法介绍了广义相对论的基本思想,并得到了史瓦西场时空弯曲的规律及质点在史瓦西场中自由运动的规律,从而解决了引力红移,Ｃｓ原子种钟环地球飞行后与地面上Ｃｓ原子种的时差,行星进动,光子经过太阳表面时的偏转角,雷达回波延迟等问题。     

《从零学相对论》连载(19)

正第8讲史瓦西时空§8.1史瓦西真空解史瓦西真空解是爱因斯坦方程的第一个精确解(§6.5),描述一个静态的、球对称的物质分布(通常是天体)在其外部(真空区域)造成的时空弯曲,这一弯曲线元可用史瓦西坐标系{t,r,θ,φ}表为     

不同惯性系中的力学规律

由力学相对性原理可知，在不同惯性系中，一切力学规律（如牛顿运动定律、动量定理、动量守恒定律、角动量定理等）的形式都相同．但在一个惯性系中机械能（或角动量）守恒，在另一惯性系中观察机械能（或角动量）却不一定守恒．     

谈质心及质心系的教学在理工科大学物理中的作用

质心和质心系是大学物理中重要的概念.本文首先通过运动学分析,得到了物体运动的动量、角动量及动能在惯性系和质心系之间的变换关系,这些变换关系有着与伽利略相对性原理中的位置变换和速度变换完全相似的简单形式.然后通过动力学分析得到了质心系下物体运动所满足的力学规律.这进一步加深了我们对宏观物体运动图像的理解,即宏观物体运动可以看作是随质心的平动和相对于质心的转动的叠加,而质心的运动和质心系下相对于质心的运动都满足形式相对简单的力学定律,可以方便地求解.通过本文的讨论,突出了质心和质心系在工科大学物理力学教学中的重要作用,并且把相对运动、惯性系和非惯性系等力学重要概念联系起来,以有效加深学生对力学整体框架、物体运动图像及力学规律的认识.     

不同惯性系中的力学规律

由力学相对性原理可知，在不同惯性系中，一切力学规律（如牛顿运动定律、动量定理、动量守恒定理、角动量定理等）的形式都相同，但在一个惯性系中机械能（或角动量）守恒，在另一惯性系中观察机械能（或角动量）却不一定守恒。     

静态球对称黑洞热力学与爱因斯坦场方程

建立在广义相对论基础上的黑洞理论与热力学定律之间有着深刻的内在联系.具体考虑球对称黑洞,研究表明通过史瓦西黑洞和Reissner-Nordstrom黑洞在其视界附近的爱因斯坦场方程可以直接得到对应的黑洞热力学第一定律.这揭示了爱因斯坦引力场方程与黑洞热力学的关系,表明了在广义相对论理论框架下黑洞热力学规律的必然性.     

广义相对论浅释(3)(连载)

３质点在史瓦西场中的自由运动──广义相对论动力学经典理论认为,质点在外力场中自由运动时,其角动量与能量是守恒的,广义相对论也同样承认这两个结论,但要对角动量与能量的形式进行修正．质点在史瓦西场中自由运动时,它始终在过史瓦西场中心的某一平面上,我们取球极坐标的极轴ｚ垂直于质点的运动平面,这样就有θ≡π／２,ｄθ≡０,这就使涉及到θ的关系式简化了．在经典理论中,质点角动量的形式为ｍｒ２。狭义相对论指出,静止质量为ｍ０的质点以速度ｖ运动时,其质量为ｍ０×,广义相对论将质点的角动量的形式修正为ｍ０．质点…     

关于不同惯性系中电磁场变换的一般规律

本文根据不同惯性系中力的变换的一般规律导出不同惯性系中电磁场变换的一般规律．此种推导方法思路简捷、明了，推导过程中不需要许多电磁学的基础知识和相对论张量数学的基础知识，可使我们在尽可能短的时间内得到电磁场变换的普遍规律．     

介绍《广义相对论和宇宙学的物理基础》

清华大学李复老师几年来致力于广义相对论的普物化 ,他编写的《广义相对论和宇宙学的物理基础》一书已经出版 .该书用普通物理的语言、风格 ,避开艰深的数学 ,在普通物理的层次上较为全面地讲授广义相对论的物理基础 ,在此基础上从宇宙学的基本原理出发 ,介绍大爆炸宇宙学对宇宙的诞生、演化和未来的讨论 .全书为一完整体系 ,以狭义相对论为基础 ,由运动时钟变慢、运动方向长度变短 ,利用爱因斯坦假设以及史瓦西外部解 ,深入浅出地讨论了史瓦西场中的时空、光子及自由粒子在史瓦西场中的运动 ,只利用普通微积分定量地计算广义相对论的经典检…     

电桥原理在电视图像倾斜校正中的应用

利用电桥原理，设计了抗地磁场电路，能有效地克服地磁场使电视图像引起的倾斜．     

Curvature calculations with spacetime algebra

A new method for calculating the curvature tensor is developed and applied to the Scharzschild case. The method employs Clifford algebra and has definite advantages over conventional methods using differential forms or tensor analysis.     

基于VPython的天体轨道运动模拟与可视化

运动、力、动量、能量是大学物理教学最基本且重要的内容.在牛顿力学中,如果已知初始条件,对于有序系统可以预测其未来的运动状态,牛顿力学在天文学上的处理是最成功的.本文基于万有引力定律和动量定理,借助计算机软件VPython模拟天体的运动过程,例如卫星、月球绕地球的运动,火星绕太阳的运动,卫星绕双星系统的运动,直观地显示了天体运动轨迹,使天体运动过程实现了可视化.教学实践表明基于VPython的天体轨道运动模拟与可视化,可以使学生更好地理解并灵活运用牛顿运动定律和动量定理,是对经典物理教学内容的有益补充.     

相对性原理及其对自然界定律的协变性要求--机械能守恒定律协变性疑难的解答

阐明狭义相对性原理的准确含义,批出它并不要求自然界每条定律都单独协变,但要求每条定律至少属于一个协变集合,给出最小协变集的求法。表明机械能守恒定律满足狭义相对性原理及其对自然界定律的协变性要求,还指出一切社会科学定律也都满足狭义相对性原理。     

Mach's principle and higher‐dimensional dynamics

We briefly discuss the current status of Mach's principle in general relativity and point out that its last vestige, namely, the gravitomagnetic field associated with rotation, has recently been measured for the earth in the GP‐B experiment. Furthermore, in his analysis of the foundations of Newtonian mechanics, Mach provided an operational definition for inertial mass and pointed out that time and space are conceptually distinct from their operational definitions by means of masses. Mach recognized that this circumstance is due to the lack of any a priori connection between the inertial mass of a body and its Newtonian state in space and time. One possible way to improve upon this situation in classical physics is to associate mass with an extra dimension. Indeed, Einstein's theory of gravitation can be locally embedded in a Ricci‐flat 5D manifold such that the 4D energy‐momentum tensor appears to originate from the existence of the extra dimension. An outline of such a 5D Machian extension of Einstein's general relativity is presented.     

再谈"流浪地球"——让地球脱离太阳系最少需要做多大的功?

从一部国产科幻大片《流浪地球》的一项宏大计划出发,针对该计划第二步——让地球脱离太阳系,利用动量守恒定律、动能定理和逃逸速度、有效反冲喷射速度概念,计算了在地球质量能够满足生命存在的需要的条件下,让它脱离太阳系所需的最少做功为2.72×1032焦耳,并从能源角度讨论让地球脱离太阳系的可能性问题.     

零视距地物长波红外特征场景仿真研究

为仿真地物长波红外场景图像,根据地表温度随时间变化的规律,并结合气象状况、背景材质、热特性参量、热状态等参数,在对太阳辐射、大气长波辐射、大气温度和地表热传导等影响地表温度变化的因素进行分析的基础上,建立了基于热平衡理论和热传导过程的方程。解算出多种常见地表一日之中的温度变化情况,并将其应用于由相同景物可见光纹理图像反演出的相应红外纹理图像中。在考虑景物表面自身发射、反射的辐射计算模型的前提下,生成了具有相似红外纹理细节的地表红外场景。结果表明,该方法可生成接近真实感的红外场景,有效地模拟仿真地物的长波红外特征。     

Investigation on landing impact dynamic and low-gravity experiments for deep space lander

Herein symmetrical four-legged suspension lunar lander was used as the research object, the six-degree-of-freedom dynamic model was built and the model of the lunar soil friction coefficient was improved. For the low-gravity simulation on objects outside earth for future work, the law of dynamic similarity for detectors was deduced. A new method was proposed for simulating the low-gravity field on the surface of objects outside earth, which was achieved by changing initial conditions of the landing by the probe and by subsequent treatment of experimental data. The prototype tested the limitation of this method was verified. It is shown that the prototypes of detectors can be used in detectors low-gravity simulation test with this method, and equipments are simple and operationally effective. This method can be used for later lunar exploration, and low-gravity simulations on extraterrestrial objects.     

稀土（Ce,Gd）掺杂CdS的第一性原理研究

采用第一性原理赝势平面波法中的LDA+U的方法对稀土(Ce,Gd)掺杂CdS的光电性质进行了计算与分析. 结果表明: Ce, Gd掺杂后, CdS的晶格常数增大, 费米面附近的能带明显增多、变密, 禁带宽度有所增大. Ce和Gd的f态的强局域性使体系产生磁有序性. 稀土掺杂后CdS的静态介电常数增大而反射率明显降低. 以上结果表明稀土元素的掺入能有效调制CdS的光电性质.     

稀土(Ce,Gd)掺杂CdS的第一性原理研究

采用第一性原理赝势平面波法中的LDA+U的方法对稀土(Ce,Gd)掺杂CdS的光电性质进行了计算与分析.结果表明:Ce,Gd掺杂后,CdS的晶格常数增大,费米面附近的能带明显增多、变密,禁带宽度有所增大.Ce和Gd的f态的强局域性使体系产生磁有序性.稀土掺杂后CdS的静态介电常数增大而反射率明显降低.以上结果表明稀土元素的掺入能有效调制CdS的光电性质.