基于坐标变换的引力透镜模拟

光线在引力场中会发生偏折是广义相对论理论所预言的现象之一.而引力透镜效应则是指,当观测者与背景光源之间存在较大质量的前景天体时,大质量天体的引力场使背景光源发出光线的传播方向发生改变而导致的一系列观测效应,在天体物理、宇宙学等方向的研究中具有重要意义.本文主要介绍了基于坐标变换的引力透镜模拟,对于前景天体考虑了两种透镜模型,并推导了相应的透镜方程及光线偏折角表达式.然后对于同一类透镜模型下背景光源三种不同的表面亮度分布进行研究,通过计算机生成了相应的引力透镜成像结果.     

立体欠缺角和排斥力

本文指出整体磁单极引力效应是立体欠缺角加上一个排斥力,而不是新近文献中讨论的立体欠缺角加上一个吸引力,并讨论了整体磁单极的引力透镜性质和磁单极反磁单极对的湮没机制。     

爱因斯坦后期的构思:基本相互作用与空间-时间性质的统一

 从远古时代起,人们就力图用尽可能少的综合概念来解释自然界的全部复杂性.从这个观点看来,在物理学史上并列着三个名字:牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦.这些科学家都在统一自然规律方面取得了最大的成就.三百年前,牛顿把地球引力(支配苹果落地的力)和天体引力(保持行星在太阳周围轨道上运动的力)视为同一种力,统一了地球引力和天体引力.     

线性引力论的引力磁分量及其磁效应

根据广义相对论,弱场近似条件下引力场中不仅含有经典的牛顿引力场,还存在一种类比于磁场概念的引力"磁"场,引力磁场的命名借用了电动力学中磁场的概念.为了研究引力磁场的物理性质和它引发的一些关联效应,本文首先从线性爱因斯坦方程出发,利用相似变换的方法从方程的二级张量场中分解出了引力的"磁"分量并定义了引力磁场;在此基础上考虑了一种通有匀速流体的环状微管模型,通过电动力学的分析方法研究了远离微管区域的引力磁场分布特征,重点在计算过程中改进了以往对这类环状模型引力磁场的计算方法,表明了这类模型的引力磁场远场分布模式与磁偶极子磁场的远场分布类似;之后利用类磁场的性质研究了引力磁场的动力学特征,首次研究了测试粒子在线性时变引力磁场及余弦时变引力磁场中的运动规律,同时通过设计一种具有双层结构且通有加速流动流体的环状微管模型改进了前人对时变引力磁场中引力感应、惯性系拖曳现象的研究办法,从更清晰的角度用更简单的数学通过引力电磁理论研究和展示了引力感应现象和广义相对论中的惯性系拖曳现象.全文为引力磁场及其关联效应的研究提供了一些新的方法和思路.     

引力波的昨天、今天和明天

正一、引力波的历史1.引力波的理论预言及其特性赫维赛德基于引力和电磁力都是平方反比力以及电磁波的物理特性早在1893年就提出了引力波的概念。庞加莱于1905年进一步指出了引力波以光速传播。1915年年底爱因斯坦给出了引力场所满足的相对论场方程—爱因斯坦场方程,并且于1916年对爱因斯坦场方程在平直时空背景下做线性近似,推导出了引力波所满足的波动方程及引力辐射的四极矩公式,     

浅谈广义相对论的创立之五 球对称引力场史瓦西解的得出与对黑洞的分析研究

简述了球对称引力场史瓦西解求出的过程;说明了史瓦西半径,即引力半径的物理意义;介绍了黑洞概念的发展;分析了引力半径球面上时空的非奇异性和引力半径内的时空结构.     

时间究竟是什么

物理学家们对于时间是什么有越来越多的争论,几十年来,他们试图将描述非常小的事物如何行事的量子力学理论与描述空间、时间和物质之间相互作用的广义相对论结合起来形成一个能描述整个宇宙的量子引力理论,加拿大佩里米特学院的理论物理学家斯莫林(L.Smolin)说:由于在广义相对论和量子理论中对于时间有迥异的概念,故如何在量子引力理论中协调时间的概念就成了一大难题.     

关于第五种力的讨论

正如我们所熟知的,引力、电磁、弱和强相互作用是自然界存在的四种基本相互作用.除了这四种基本的相互作用之外,还有没有新的基本力存在,是一个人们很感兴趣的问题.以往,在许多引力理论和统一理论的模型中,对于牛顿极限,质点的引力作用偏离了反平方定律.这种偏离是由于交换一种     

旋转的黑洞使光线扭曲

一个由意大利、瑞典、澳大利亚和西班牙的物理学家组成的国际合作组得出结论说,光线通过位于许多星系中心的旋转的黑洞时,会发生扭曲,这有可能提供一种检验爱因斯坦的广义相对论的新途径.用现有的望远镜可以观察到这种现象.爱因斯坦于90多年前提出的广义相对论预言了一些容易检验的新现象.其中的一个例子就是引力透镜,即恒星和黑洞的     

宇宙的起源

Ｓｔｅｐｈｅｎ Ｗ ．Ｈａｗｋｉｎｇ是剑桥大学教授、国际著名理论物理学家．他在弯曲时空中的量子力学、量子宇宙学、时空和宇宙的创生等一系列基本问题上作了大量开创性的工作．他在１９８６年曾访问我国．１９８８年３月他在美国加州大学伯克利分校就宇宙起源、小宇宙和黑洞的后裔以及时间的方向等问题作了一系列讲演．在讲演中介绍了当前引力物理和宇宙学研究中的最新进展和有关概念．内容深入浅出．本刊将对这三次讲演陆续报道，以飨读者．     

重力势能系统共有概念的量化分析

引力势能的系统共有概念是物理教学中的一个难点．以物体—地球系统为例：在学习中，学生往往习惯于形象思维，把物体的重力势能看作是物体本身所有，不能有意识地把物体与地球联系成一个系统来考虑，对于地球也受到物体的引力作用而具有引力势能的事实感到抽象，因而造成对引力势能概念的片面理解．如果对这一概念加以量化处理，以数据说明问题，可有利于对它的充分理解如图所示，设物体与地面相距为Ｈ，物体自由下落到地面所通过的位移ｈ，与此同时，地球受物体吸引而向物体运动所通过的位移为ｈ，因此可得关系式：Ｈ＝ｈ＋ｈ　　　（…     

时间标度与甚早期宇宙疑难问题

注意到绝对时间和绝对温标分别是在牛顿第二定律和卡诺定理引理成立的前提下所确立的时标和温标,则引力理论方程与大统一理论的动力学方程,比如关于电磁学的麦克斯韦方程组,可能实际上也规定了两个不同的时标.大统一理论时标和引力时标之间在宇宙演化历史不同时期的差异也许能为最近的一些宇宙学观测提供合理的解释.文章将表明,如果两者之间存在合适的差异,则视界问题可以得到自然的解决而暗能量概念的引入也变得没有必要.考察距离观察者不同远近的双星体系中由引力行为决定的转动周期和由大统一理论决定的某个衰变动力学过程特征时间,比如来自X射线双星体系的X射线辐射,比照两者在宇宙不同历史时期的差异,或能为我们的猜想提供观测证据.     

在类比系统中研究引力和黑洞的性质

引力和量子力学的融合是理解时空起源和引力本质的重要问题,也是一个长期悬而未决的基础物理学根本问题。理论物理学家们对此提出了诸多理论猜想,也做出了许多预言。然而一些相关的预言涉及的效应极其微弱,因此难以通过实验观测加以证实。通过类比引力系统,人们可以将这些引力效应转化为实验室可测可控系统的一些效应。对这些类比系统的研究一方面可以帮助人们更深入地理解引力的性质本身,另一方面也可以为其他相关领域的研究提供启发和新的思路。文章将以几个具体的类比系统为例简要介绍类比引力研究的历史和最近的一些研究进展。     

中子自旋干涉和地球引力的影响

本文分析了极化中子束通过突变磁场后, 在中子旋量分量之间发生的干涉, 即自旋干涉; 计算了地球引力的影响, 指出这种引力干涉现象不违背"弱等效原理"与COW实验的结果有显著区别.     

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     

量子引力的曲率两点真空相关

以平坦的Minkowski时空为背景，得到了任意坐标系和谐和坐标系中，n维GR引力和高导数引力的引力子自由传播子，求得了四种可能的曲率两点真空相关函数的首项.用微扰计算证明了曲率的两点真空相关函数在GR引力中为零，而在高导数引力中不为零.讨论了高导数引力与GR的引力子传播子、曲率相关函数的关系. 关键词： GR 高导数引力 引力子自由传播子 曲率真空相关函数 平移传播子     

初中物理电流概念教学模型比较分析及启示

电流概念是初中电学最基本的概念之一,也是学生学习电学的基础.在相关研究的基础上,发现国内外物理教学研究工作者提出了 4种类比模型——"水流类比模型""自行车车链模型""引力模型""电子传输模型"并用其来进行电流概念的教学.现分析比较这4种电流类比模型,对使用物理模型进行电流概念教学作出讨论,希望对教科书内容的编写以及新...     

多波段引力波宇宙研究和空间太极计划

正1.引言2016年2月11日激光干涉引力波天文台(LIGO)实验组宣布直接观测到由两颗恒星级黑洞在十多亿年前并合后产生的引力波;时隔仅仅四个月,在6月16日LIGO宣布再一次观测到双黑洞合并产生的引力波信号。这两次实验结果不仅是对100年前爱因斯坦广义相对论所预言的引力波的直接验证,更为人类进一步探索宇宙的起源、形成和演化提供了一个全新的观测手段,也为深入研究超越爱因斯坦广义相对论的量子引力理论提供了实验基础。通过探测各个频段的引     

极短距离下的引力测量

极短距离下的引力服从什么样的规律?迄今已发表的最短距离的实验是检测相距0.2mm的两个质量之间的吸引力,其结论是这时引力仍服从牛顿反平方律,并未显示有弦论(String Theory)所预期的引力加强.在更短距离时能否仍保持这一情况呢?     

附着力、内聚力、有效内聚力与润湿性

本文引进“有效内聚力”的概念,它是以简单方式所定义的“内聚力”的一半;指出真正表征液体内聚倾向强弱的应该是“有效内聚力”;然后对润湿性导出与传统判据不同的两条判据,并给出实例来证明判据的正确性.一基本假设 设固体对液体分子的引力有效作用距离为l1,液体分子间的引力有效作用距离为 l2,因此表面层和附着层的厚度分别为l2和e=Max(l1,l2). 在本文中,除非特别申明,我们将处处使用下达通常的“简化假设”[1]:①忽略重力;②将分子间斥力绝对化而用引力刚心模型(不必球对称)来描写液体分子;③用具有理想表平面的引力刚体来描写固体;④…