光压 引力 慧尾

  光是我们日常生活中的常伴,而引力更是无时无刻不紧跟着我们;彗星及其美丽的长尾倒是很罕见,但它与我们一样都和光及引力密切相关。     

引力的速度

大多数的科学家们都明确地认为 ,引力作用应该与电磁力作用相似 ,不是一种瞬态作用 ,而是有一定的速度的 .例如我们看到的太阳 ,实际上是它 8分钟以前的状态 .一般来说 ,要用实验的方法来确定引力的强度还比较容易 ,但要用实验方法来测定引力的速度却比较困难 .那么我们能否用引力透镜效应的监测直接地测量引力的速度呢 ?2 0 0 2年 9月 8日 ,土星巡弋在类星体JO84 2 +1 835的附近 ,虽然土星没有一般恒星的质量大 ,但它仍有相当大的引力 .按照广义相对论的推测 ,在天空中类星体的位置在土星引力的作用下 ,将在若干天内完成一个小小的回路 .…     

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     

引力的前世今生

从牛顿万有引力公式到爱因斯坦的广义相对论,人们对引力的认识经历了一个曲折的过程。随着今天引力波的发现,让我们来回顾一下在这一个世纪里人们对引力发展的认识过程。     

暗物质理论研究

粒子物理主要研究自然界基本粒子以及它们之间的相互作用。考虑电弱对称性破缺之前的粒子物理标准模型和引力,我们知道自然界存在四种基本相互作用：强、弱、超荷和引力相互作用。     

诱导引力理论中的Baby宇宙

本文讨论诱导引力理论中Baby宇宙的量子效应.我们证明了在诱导引力理论中Baby-Parent宇宙相互作用是非定域的,并论证了在低能极限下诱导的宇宙学常数为零.这一论证并不依赖于诱导势的细节.     

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     

黑洞及其视界附近的物理规律

 人类对黑洞的认识过程在1796年,法国天文学家拉普拉斯在他的著作《宇宙体系论》中就预言:如果它引力足够强,光速也不足以成为逃逸速度的话,我们可能会看不见它。宇宙中最大的天体可能是完全看不见的,这种观点是建立在牛顿引力理论基础上的,当时没有任何办法能够验证他的想法。直到100年后,爱因斯坦发表了广义相对论,它在基本概念上与牛顿引力理论完全不同。在广义相对论中,空间和时间构成了一个四维时空,时空的几何性质与物质,通过爱因斯坦引力方程联系起来,物质是引力的源,也决定了时空的弯曲。广义相对论发表后不久,德国天文学家史瓦西立即对球对称的情况求出了爱因斯坦引力方程的解。     

根据行星轨道分析引力子质量上限

按照爱因斯坦的广义相对论,引力可与无质量的引力子相联系。一种检验引力子是否真的无质量的方法,是通过对太阳系中行星运动的详细观测来计算引力子质量的上限。如果引力子质量不为零,可能意味着需要超出广义相对论的新理论。若引力以光速传播,引力子的质量mg应为零。但是如果引力子具有微小的质量,引力将具有由引力子的康普顿波长λg标志的有限力程。     

爱因斯坦广义相对论在字宙尺度通过了严格测试

引力理论是我们理解宇宙的基础．鉴于它所适用的尺度范围极宽,对于理论正确性的验证也需要在不同的尺度范围进行．与其他种类的力相比,引力本征弱小．因此,相关实验在太阳系尺度所做出的结果,要比在地球实验室（例如,卡文迪什实验室）的结果更好．然而,在更为广阔的宇宙尺度范围,测试引力理论的研究却又会遇到新的困难．     

大尺度有效引力的E(2)规范理论模型

微波背景辐射的低l极矩的各向异性可能不能用微波背景辐射静止系boost到本动参考系来解释,我们推断boost对称性在宇宙学尺度上缺失,又由于单纯结合广义相对论和物质结构的标准模型不能解释星系以上尺度的引力现象,需要引入暗物质和暗能量.而迄今为止所有寻找暗物质粒子的实验给出的都是否定结果,暗能量的本质更是一个谜.因此,我们假设洛伦兹对称性是从星系以上尺度开始部分破缺,以非常狭义相对论对称群E(2)为例,用E(2)规范理论来构造大尺度有效引力理论,并分析了此规范理论的自洽性.从这些讨论中发现,当物质源即使为普通标量物质时,contortion也一般非零,非零contortion的存在会贡献一个等效能量动量张量的分布,它可能对暗物质效应给出至少部分的贡献.我们从对称性出发修改引力,有别于其他的修改引力理论.     

用扭摆观测月食的结果

本文论述了观测引力异常现象的重要性及扭摆对考察引力异常的效用。我们用了一台精度大为提高的扭摆对1979年9月6日北京的月全食进行了观测,观测到显著的异常现象,与Saxl所观测到的现象相似。并提出了改进观测的方法。     

引力定理在n次方反比力场中的推广

探讨引力定理在n次方反比力场中的情况及其背后的原因和给我们的启示.     

黑洞的前世今生

虽然人类所体验过的最强的引力,仅仅是地球所提供的指向地心的吸引力,但是引力最极端的形式却指引我们察觉了一类奇异而超常的天体的存在。黑洞以最优美简洁的形式解释了质量和时空之间相互呼应的规律,并持续地吸引着科学界的注意力。     

黑洞的前世今生

 虽然人类所体验过的最强的引力,仅仅是地球所提供的指向地心的吸引力,但是引力最极端的形式却指引我们察觉了一类奇异而超常的天体的存在。黑洞以最优美简洁的形式解释了质量和时空之间相互呼应的规律,并持续地吸引着科学界的注意力。     

黑洞的“解剖学”

1915年,36岁的爱因斯坦创立了广义相对论。我们不妨说,这种关于时空与引力的崭新理论的精髓乃是:     

巧用椭圆轨道推导引力势能公式

引力势能公式的推导在物理思想上通常是利用引力做功等于引力势能变化的负值得出.由于引力是变力,在计算引力做功时,在数学方法上通常是用积分运算.在高中将其作为拓展内容给学生介绍时,一般是将物体的位移分成许多小段,将每一小段的引力看成"恒力",将每一小段"恒力"做的功求和得出引力做的总功,这在本质上还是积分运算.     

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.     

问答

正Q:黑洞是如何形成的?A:我们都知道恒星的质量非常大,大到可以在恒星中心引燃核聚变,而这核聚变又释放出巨大的能量和辐射来抵抗引力对恒星的收缩作用。但核聚变总有耗尽的一天,当恒星内部的聚变燃料全部耗尽时,恒星内部向外辐射的能量就不足以抵抗向内的引力了。这时候引力就会向内压缩。如果这颗恒星比太阳小一些,那么这颗恒星压缩到最后会由于电子的量子排斥效应(就是费米子的泡利     

Q&A 问答

Q：黑洞是如何形成的？
A：我们都知道恒星的质量非常大,大到可以在恒星中心引燃核聚变,而这核聚变又释放出巨大的能量和辐射来抵抗引力对恒星的收缩作用。但核聚变总有耗尽的一天,当恒星内部的聚变燃料全部耗尽时,恒星内部向外辐射的能量就不足以抵抗向内的引力了。这时候引力就会向内压缩。
如果这颗恒星比太阳小一些,那么这颗恒星压缩到最后会由于电子的量子排斥效应(就是费米子的泡利不相容原理)和引力平衡下来,恒星变成一颗密度为每立方英寸几百吨的白矮星或者褐矮星。
如果恒星的质量再大一些,那么电子之间的排斥作用就不足以抵抗引力了,电子会被挤压进原子核内,形成由中子组成的中子星,并由中子之间的排斥作用与引力相平衡。这时恒星的密度大概是每立方英寸几亿吨。
如果恒星的质量再大一点,超过大约3.2 倍的太阳质量(叫做奥本海默极限),那这时候中子之间的排斥作用也无法抵抗引力了。恒星会进一步压缩,这时候恒星会致密到无法想象的程度,其表面的引力会强到连光也逃不出去了。于是就形成了黑洞。