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正9.3.2弑母悖论时间机器(又称时间隧道)一旦存在,就会导致一系列因果疑难.常见的一个质疑是:"如果我通过时间隧道回到出生之前并杀死我娘,那么还有我吗?既然没有我,我又怎能回去杀死我娘?"这可称为弑母悖论.由于这一悖论还涉及人的"自由意志"以及道德伦理等问题,讨论相当麻烦.美国德克萨斯大学的物理教授珀尔钦斯基(Polchinski)巧妙地提出了一个本质一样但大为简化的问题(图9-17):一只台 相似文献
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正第9讲虫洞和时间机器美国康奈尔大学的天体物理学家萨根(Sagen)在1985年出版的著名小说《接触》(Contact)中描写了一个通过虫洞作快速星际旅行的故事.小说初稿写的是穿越黑洞的旅行,出版前,作者曾将书稿寄给美国加州理工学院的相对论专家索恩(Thorne),请他协助把小说中涉及引力物理的部分尽可能加以准确化.索恩对黑洞非常熟悉,深知穿越黑洞的旅行几 相似文献
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正§8.7史瓦西时空的最大延拓8.7.1奇点和奇性§8.1末讲过,通常天体的半径R远大于其史瓦西半径rS≡2M,所以史瓦西线元的坐标r的取值范围是Rr∞.恒星之所以处于静态,是因为其内部不断进行着烧氢变氦的核聚变反应(详见小节7.2.1).一旦内部核燃料消耗殆尽,恒星将在自己引力的作用下猛烈坍缩,而如果剩余质量仍超过中子星的质量上限(约为2M⊙),其半径会很快就缩至 相似文献
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正§8.8伯克霍夫定理正如§6.5所云,史瓦西之所以能够很快就求得真空爱因斯坦方程的第一个精确解,是因为他巧妙地利用了问题本身的对称性——恒星既是球对称的,又是静态的.然而,任何恒星都不是永恒不变的,它们也像人一样要经历生、老、病、死等各个演化阶段,恒星在许多阶段中并不处于静态之中,这时恒星外部的时空几何还可用史瓦西真空线元式(8-7-1)描述吗?如果有人向史瓦西提出这个问题,恐怕 相似文献
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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 相似文献
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正[选读8-2]本选读准备就相对论在GPS中的应用问题进行更为深入和定量的讨论,特别强调如何从相对论的角度考虑问题.地球附近的时空弯曲可近似用史瓦西线元描述:ds2=-(1-2M/^r)d^t2+(1-2M/^r)-1d^r2+^r2(dθ2+sin2θdφ2),(8-6-15)其中M代表地球质量.对上式要做4点说明.(1)因为后面要涉及若干个坐标系,为使最有用的坐标系有最简单的坐标记号,即t,r,θ,φ,宁愿 相似文献
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第1讲 狭义相对论的引入
相对性原理是牛顿力学的一个重要出发点.然而,麦克斯韦(以下简称麦氏)的电磁理论问世之后,相对性原理曾一度遭遇过严峻的挑战,最终导致狭义相对论的诞生.因此,要介绍狭义相对论的引入动机,有必要讲清以下三个问题:
1.什么是相对性原理?
2.麦氏电磁理论为何曾一度对相对性原理提出过严峻挑战?
3.上述挑战如何诱发爱因斯坦创立狭义相对论? 相似文献
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第2讲学一点点几何§2.1线元与几何狭义相对论经常涉及各惯性系之间的坐标变换,面对这种变化纷繁的局面,物理学家使出了从数学家学来的高招——"以不变应万变".为此就要抓住"万变不离其宗"的那个"宗",即是要学会抓住在 相似文献
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§3.6时序和因果关系以p1和p2分别代表某人的出生和死亡事件,设它们在某惯性系K≡{t,x,y,z}的时间坐标为t1和t2,则显然有Δt≡t2-t1>0(出生先于死亡).设p1和p2在另一惯性系K’={t’,x’,y’z’}的时间坐标为t’1和t’2.如果牛顿力学适用,由时间的绝对性可知t’1=t1,t’2=t2,故Δt’≡t’2-t’1=Δt>0,仍是出生先 相似文献
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§1.3 洛伦兹变换
设两个惯性系之间有最简关联,则任一事件在该系的时空坐标t,x,y,z和t ′,x′,y′,z ′有如下关系: 相似文献
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正§8.4水星近日点进动按照牛顿力学,行星的轨道是以太阳为一个焦点的椭圆.然而观测结果与此略有歧离.以最靠近太阳的水星为例,虽然它在每一周期中的轨道很接近椭圆,但两个相邻周期的两个"椭圆"的长轴并不重合,表现在它的近日点(perihelion)的微小改变上(见图8-6).随着时间的推移,由于积累效应,"椭圆"的长轴(因而近日点)绕太阳的缓慢转动变得可以观测.这现象叫做近日点的进动(precession).从1697至1848年的天文观测表明水星近日点的进动率是每世纪5 600″(″代表角秒).如何解释?法国数学家勒威耶(Le Verrier)用牛顿力学对水星运动做过长期研究,并于1859年再次发表研究报告.根据 相似文献
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4.2.3不同比钟方式有不同结果狭义相对论和广义相对论都经常谈到钟慢效应,它一定涉及钟与钟的读数比较问题.谈及钟慢效应时,常遭忽视的一个问题就是钟与钟如何比较,也就是比钟方式问题.式(4-2-1)给出的是通常比钟方式的结果,这一方式已清楚地约定在图4-4中,这种方式实质上是要比较loa和lob,结果是 相似文献
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正§8.6相对论在GPS(全球定位系统)中的应用相对论在许多人的心目中有如下特点:①新奇有趣;②难度颇高;③毫不实用.下面谈谈特点③.狭义相对论在日常生活中毫不实用的关键原因是日常接触到的速率都太低.一旦涉足高能物理学领域,由于高能粒子通常都有很高的速率,狭义相对论就大有用武之地,而且变得不可或缺.然而,与物理学的其他分支相比,狭义相对论在国民经济和日常生活中的应用似乎还是非常罕见.至于广义相对论,虽然它在近代天体物理学(特别是黑洞和宇宙论)中必不可少,但过去一直认为它与国计民生以及日常生活毫无关联.有趣的是,有一件与日常生活息息相关 相似文献
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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 相似文献
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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 相似文献
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1 连接宇宙的虫洞--时空隧道 相对论和量子论告诉我们,原始的宇宙诞生于虚无飘渺之中.在最初的10-43s之内,宇宙处于一片混乱的"混沌"状态,分不清上和下、左和右、先和后,或者说分不清时间和空间.宇宙就像一锅沸腾的稀粥,充满了时空泡沫[1-4]. 相似文献
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§4.1尺缩效应和车库佯谬稍微接触过狭义相对论的人都听说过尺缩、钟慢等饶有兴味的效应.当你进一步听到"双生子悖论"和"车库悖论"时,除了觉得更加有趣之外,还会平添许多疑惑和不解.其实,只要思维清晰,利用洛伦兹变换就可把这些效应解释清楚.不过,对于某些问题(特别是"双子悖论"),在听完用洛伦兹变换的 相似文献