爱因斯坦相对论的时空特性研究

时间和空间是相对论研究的重要物理问题,在物质的空间中,存在引力场,而由于引力场的存在,则会导致时间的变化,空间的弯曲,光线轨迹的改变等.对相对论中的时间和空间特性进行了探讨,分析了广义相对论中的等效原理和广义协变原理,讨论了爱因斯坦引力场方程,研究了相对性原理、引力场中的时间膨胀、长度收缩和引力波.     

对引力波概念的理论质疑

2016年2月11日美国激光干涉引力波天文台(LIGO)宣布,它于2015年9月14日探测到引力波,说这是两个黑洞合并造成的,收到的波形与广义相对论(GR)的预测一致。以后又有几次宣布,例如2017年10月16日说已第5次探测到引力波,而这是由于两个中子星的合并。2017年10月3日Nobel奖委员会宣布,LIGO的3位美国科学家获得当年的Nobel物理奖。然而一直有不同国家(德国、巴西、英国、丹麦、中国)的科学家提出质疑,认为LIGO不可能探测到引力波,甚至向Nobel奖委员会发电子邮件,详述他们的反对理由。本文认为是基本的物理原理决定了引力波不能存在,从理论层面详述了该课题不可信的原因。Einstein的引力场、引力波理论的公式推导,明显地有借鉴和模仿电磁场、电磁波理论的痕迹,因此我们可以遵循电磁理论的逻辑对前者提出批评。任何人如认定引力波存在,那么他要先证明引力场是旋量场。我认为Newton万有引力定律与Coulomb静电力定律的相似已证明引力场是静态场,而引力和静电力都以超光速传播的事实进一步证明了这点。引力场既然是静态的无旋场,是不会有引力波的。我认为"引力传播速度和引力波速度都是光速"的观点是完全错误的,不仅不符合事实,而且把引力相互作用和电磁相互作用混为一谈。"引力速度"与"引力波速度"是不同的概念。很久以前许多著名科学家就知道引力传播速度比光速大很多(v_G≥c),他们普遍认为引力如以有限速度(光速c)传播,绕日运动的行星由于扭矩作用将不稳定。相对论者坚持说"引力以光速传播"是为了替SR辩护,因为该理论认为超光速没有存在的可能,然而这已被事实所否定。Einstein引力场方程是GR理论的基本方程,但它的推导有假设和拼凑的作法。引力场的物理效果被认定由Riemann空间的度规张量体现,需要知道度规场分布的规律。但由于没有可作依据的实际观测知识,推导引力场方程就用猜测性的推理。尽管引力场方程被导出,但它非常复杂且有高度非线性,实际上不可解。然而,一个无法求解的方程是对人类无用的东西,因此Einstein通过弱场近似导出引力波。这是尽力模仿电磁理论的作法。但这并不合理,连LIGO也说在有剧烈天文现象发生时才迅速地有引力波产生,这可不是弱场,与理论前提相矛盾。总之,Einstein引力场方程的非线性造成无波动解。当前西方理论物理界乱象频生,黑洞的有无、暗能量和暗物质是否存在,都在无休止地争论。在本文中我们呼吁重建经典力学的时空观,提出"牛顿仍称百世师"。Newton引力理论经过了漫长时间的考验,它对人类极为有用。因此,本文批评了Minkowski的时空一体化。此外,还批评了LIGO所采用的数值相对论方法。最终的结论是:引力波是一个无意义的概念,缺乏物理实在性且造成误导。     

引力场的功率平衡方程和动量守恒定律的微分形式

给出了引力场广义协变的功率平衡方程和动量守恒定律的微分形式．讨论了双引力波和双引力孤立波．     

引力波的基本场方程与假性能动张量

导出适用各种背景时空的引力波基本场方程,定义了引力波的假性能张量并阐述了它与引力场的赝能动张量的区别,还对射电脉冲双星能否验证“引力辐射”的争论进行了研究。     

引力场的运动方程及引力波的互作用

在Ｖｉｅｒｂｅｉｎ表述的局域Ｌｏｒｅｎｔｚ群引力规范理论中，合理地定义了引力场的张力张量，给出广义协变的引力场的运动方程，讨论了一般对角工规引力波情况以及Ｂｏｎｄｉ引力平面波，引力孤立波各部分之间的互作用等有关问题。     

引力波远场初级近似解

引力波求解是相当繁难的,仿照电动力学势多极展开的方法,求小区域源分布引力波低级近似解,在教学上较易对学生有启发.一一个系统,质量分布发生变化,它将对引力场产生一个扰动,这个扰动在空间的传播就是引力波.理论上由弱场近似可以得到波方程.     

运动物体的场及其场的波动方程

为了明确地研究引力场和引力波的性质,提出了一种假设：电中性运动质量流、运动物体或变化的引力场可以激发一种场,这种场可以对在其中运动的物体施加力,这种场的变化可以激发引力场.之后提出了这种场与引力场的关系方程组,并且从这个方程组出发推导出波动方程,波中的三个矢量：引力场、这个新场和波传播方向矢量满足左手定则.此与电磁波中的电场矢量、磁场矢量和电磁波的传播方向满足右手定则形成明显的对照.     

谐和条件下的对角度规引力波方程

由于Ｂｉａｎｃｈ恒等式限制，要得到引力场方程的确定解必须辅这以坐标条件。本文在Ｖｉｅｒｂｅｉｎ表述的局域Ｌｏｒｅｎｔｚ群引务规范理论框架内，给出了谐和条件下的对角度夫引力波方程，并对一些特殊情况进行了讨论。     

基于胡宁表述的柱面引力波能量动量赝张量

利用胡宁表述求得了单极化态柱面引力波能量动量赝张量的具体形式, 通过对其正定性、 渐近行为及总能量的分析和讨论, 发现适用于史瓦西球对称引力场的胡宁表述对于柱面引力波尚不能避免由引力场总能量不确定性带来的困难.     

2类双极化态引力波的能量密度

根据引力场能量动量的Landau-Lifshitz表述,计算了笛卡尔坐标系中的双极化态引力波能量密度.结果表明,双极化态引力波的能量密度是恒正的.     

单极化态线性引力波场中Proca光的频移

光在引力场中传播时,频率将会发生改变,但通常考虑光的引力红移时,却没有涉及到光子的静质量.从"重"电磁波的Proca方程出发,研究了线性引力波场中Proca光的频移.数值计算结果表明:若考虑光子的静质量,其频移效应将产生一个微小的修正(附加频移),但在目前的实验条件下不会产生可以观测的效应.     

深度学习在引力波数据处理中的应用初探

截至2018-01-16,LIGO已成功探测引力波事件6次.可以预期,引力波探测事件会越来越多,引力波天文学会很快进入到大数据阶段.深度学习在大数据处理方面近年来得到迅速发展.它在数据处理速度,准确度等方面都表现出极大的优势.深度学习在引力波数据处理中的应用讨论还不多.本文引入此问题,并对其进行初步研究.引力波数据最大的特点是强噪声、弱信号.现行的数据处理方法是利用匹配滤波的方式把引力波信号从强噪声中挖掘出来.同时,匹配滤波方法还可以确定引力波源的性质,定量确定其参数.匹配滤波方法的弱点是计算量巨大.这导致数据处理速度很慢.对于将来的大数据引力波天文学,这更将是一个巨大的隐患.匹配滤波方法的另一个潜在问题是,完备准确的理论波形模板是其工作的前提条件.这个潜在问题的后果是很难找到理论预期之外的引力波信号.深度学习的数据处理方法有可能在这些问题上提供出路.同时,深度学习也会遇到其自身的若干困难和问题.本文将从网络结构、训练数据制备、训练优化、对信号识别的泛化能力、对数据的特征图表示以及对特征数据遮挡的响应等方面来展开讨论.     

引力波干扰下,谐振腔场方程及其哈密顿量

讨论一个圆柱空腔电磁谐振系统对引力波的响应,在得到引力波作用下的电磁场方程的基础上,进一步把空腔的简正模结构处理为一个能级分立的体系,最后得到引力波作用下的体系的哈密顿量。     

重力场中微观粒子的能级和波函数

推导出重力场中微观粒子的能级和波函数,并讨论其特点。     

引力波传播速度求法的研究

据日全食时的现象能够得出:在真空中,引力波的传播速度和光波的传播速度相等.     

关于一类引力辐射

给出了广义协变的对角度规引力波的功率流密度和辐射总功率总表达式，讨论了引力纵波、横波和引力孤立波的有关问题。     

二维色散长波方程组的新的精确孤立波解

用非线性发展方程的解表示为两个待定函数的线性形式的方法 ,借助计算机代数系统Mathematica给出二维色散长波方程组的多个精确孤立波解 .这一方法可用于求解其它非线性发展方程的精确孤立波解 ,也能够在计算机上实现