《从零学相对论》连载(24)

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     

对自由落体的诺维科夫时间与牛顿绝对时间关系讨论

文章首先将史瓦西黑洞场中自由下落质点的固有时(诺维科夫坐标时)公式,由自然单位制化成了国际单位制中的形式.然后,根据牛顿第二定律和万有引力定律,推导出了自由下落质点经历的绝对时间公式,进而证明了广义相对论中自由落体经历的固有时,恰好等于牛顿力学给出的绝对时间.最后,对自由下落质点在黑洞内外经历的时间进行了特例计算.     

《相对论、宇宙与时空》连载⑧——相对论预言的天体(黑洞)(下)

5 黑洞热力学 人们认为激发态的黑洞具有生命力,而基态的黑洞则是一颗死亡的星,是恒星演化的最后归宿.基态的史瓦西黑洞除去能不断吞食物质外,不会再有任何物理过程.然而,这个认识很快就被推翻了,基态的黑洞,实际上也是一颗充满生命力的活跃的星.我们先看一下黑洞的"无毛定理"和"面积定理"[3-14].     

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:物质告诉其周围的时空如何弯曲;弯曲的时空则告诉其中的物质如何运动.这两句话的前一句说的是:在离任何质量(即引力源)都极其遥远的地方,时空是平坦的;但当你趋近一个大质量的物体(即强引力源)时,你就会发现那里的时空曲率在逐渐增大,引力场越强,时空的弯曲也越显著.第二句话说的是:在弯曲的时空中,物体总是沿着有可能遵循的各种路径中的最短者运行,犹如在平坦时空中物体永远沿直线行进一般.     

《从零学相对论》连载25

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     

黑洞面面观

 黑洞是目前物理学和天文学研究的一个热点。黑洞性质涉及到物理学的基本规律和时空属性,现有的发现暗示人们:热力学与时空性质之间可能存在着深刻的内在联系,对黑洞理论的进一步探索有可能导致物理学的另一场革命。因此自20世纪60年代以来,黑洞研究吸引了越来越多的爱好者的注意。特别是自1973年霍金发现黑洞存在热辐射之后,黑洞理论已发展为一个包括量子论、相对论、统计物理、天体物理和微分几何在内的多学科理论,黑洞研究已成为多学科的交叉点。黑洞的形成黑洞是如何形成的呢?我们知道:通常的恒星是靠万有引力的吸引效应将物质聚集在一起。     

Chaotic Motion of a Charged Particle around a Weakly Magnetized Schwarzschild Black Hole Containing Cosmic String

We discuss the conditions where a charged particle that was originally revolving around a weakly magnetized black hole containing cosmic string in the innermost stable circular orbit will escape to infinity after it is kicked by another particle or photon. We find that the motion of the kicked particle is chaotic. The critical escape energy and velocity of the kicked charged particle with different initial radial velocities are obtained.     

《从零学相对论》连载(27)

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     

《从零学相对论》连载

正§9.2虫洞9.2.1史瓦西虫洞再次观察图9-6.在"线轴"上半部分选定某个圆周(其实是球面,其r值比2M略大),例如Q点所在的圆周,则"线轴"的下半部分必有一个r值相同的圆周,介于这两个圆周之间的"线轴"部分就称为一个虫洞(wormhole),这两个球面则称为两个洞口(mouth).洞口的选法有一定的任意性[你也可选r值比rQ略大(或小)的圆周为洞口],所以"洞口"的     

史瓦西时空中自由粒子的运动方程

直接求解史瓦西时空中自由粒子的测地线方程,得出粒子运动方程的一般常见形式.此方法与一般教材中根据史瓦西度规的静态球对称性以及四速归一条件得出的运动方程完全相同.此方法物理意义更清晰、明确,同时对理解弯曲时空中的测地线方程具有重要意义.