一种定域洛伦兹规范协变的有挠时空引力理论

本文建立了一种符合定域洛伦兹规范协变的有挠时空引力理论。它是爱因斯坦引力理论在有挠时空中的推广,它是考虑了物质自旋的引力理论。它消除了爱因斯坦引力理论与狄拉克电子理论之间的矛盾。本文中新的引力理论自然地要求：应该存在一种新的独立的第五种力场-自旋场。本文表明：（1）符合定域洛伦茨规范协变的有挠时空引力理论包括引力场运动方程和自旋场运动方程;（2）引力场运动方程与爱因斯坦理论一样包含能量动量运动定律;（3）自旋场运动方程包含角动量运动方程;（4）本文建立的引力场理论一定程度上等价于一种特殊的爱因斯坦-嘉当理论,因此我们称之为爱因斯坦-嘉当-唐理论（ECT理论）。本文的对应于黎曼-嘉当几何的挠率张量分解为标架场的微分和自旋场;（5）真实的物理时空应该是由引力场（标架场）和自旋场（标架仿射联络）描述的有挠时空,其时空几何是黎曼-嘉当几何。本文中,挠率张量表征引力场场强,曲率张量表征自旋场场强。     

ECT自旋-引力场理论在黎曼背景时空下的表述和规范条件

ECT自旋-引力场理论(或称TFL自旋-引力场理论)是Einstein引力场理论在有挠弯曲时空中的推广理论,它消除了Einstein引力场理论与Dirac电子场理论之间的矛盾,其简化形式的ECT自旋-引力场理论有Einstein引力场理论极限,因此,它应是比Einstein引力场理论更加正确的引力理论.标准的ECT自旋-引力场理论认为自旋-引力场完全是一种有挠弯曲时空的几何结构,为了得到清晰的物理图像和对具体的引力问题进行分析,我们需要认为自旋-引力场也是一种在黎曼背景时空下的动力学场.本文将ECT自旋-引力场理论中的自旋-引力场看作是黎曼背景时空的几何结构及在黎曼背景时空下的动力学场的复合体,自旋-引力场在给定黎曼时空背景下的物理效应用动力学场描述.应用这种思想,我们建立了ECT自旋-引力场理论在黎曼背景时空下的表述,并且在黎曼背景下讨论了自旋场和引力场的规范条件.     

引力场方程的新标架形式及定域化的引力场能量动量张量

本文通过引入标架空间定叉了引力场场强张量和引力场拉格朗日密度,根据最小作用量原理导出了引力场运动方程的一种新的半度规形式(或称标架形式)及具有标架空间和坐标空间的双重协变的引力场能量动量张量.我们用这种定域化的能量表达式和球对称真空外部场席瓦兹希德解(当β1+β2=0,B3=0时)计算出在r≥R区域中的球对称引力场的总能量为E=MC2 1-√1-2GM/C2R/1+√1-2GM/C2R.它把爱因斯坦引力理论作为一个特例(满足条件β1=β2=β3=0)包含其中,是对爱因斯坦度规引力理论的重大发展.本文通过求解球对称真空外部场解得到以下结论:满足条件β1+β2=0,β3=0时的球对称真空外部场解就是席瓦兹希德外部解,基于球对称真空外部场解的任何检验Einstein引力场方程的实验验证都无法确定Einstein引力场方程是唯一正确的.最后根据粒子在引力场中的运动方程确定了待定常数的值为β1=2β,β2=β3=0.本文得到的引力理论与平移引力理论具有相同的形式.本文建立的引力理论采用的几何是黎曼几何,没有采用平移引力理论中的weitzenbock几何,并且对其中的能量问题和待定常数问题作了更深入的讨论.     

有挠时空的引力与电磁场统一模型下的旋量场方程

在内部空间和4维时空引入挠率，建立有挠时空的引力与电磁场的统一理论。利用标架场得到有挠时空的旋时场方程。     

含挠引力的球对称真空解

用外尔方法计算了爱因斯坦-嘉当理论的球对称真空解.结果表明,在时空几何对称性足够高的情况下,这个方法不仅能用于纯度规引力理论(如:广义相对论)的计算,而且可推广到含挠引力理论中.     

爱因斯坦时空流形

在广义相对论中,引力场与时空的几何性质等效,即引力场与度规场等仿效。因此,时空的几何性质(度规)应用物质的分布及其运动来决定,爱因斯坦场方程就是描述物质相互联系、相互决定的规律的方程。本文从时空流形的观点来讨论物质的运动与时空结构统一形成了爱因斯坦时空,从而导出爱因斯坦场方程。并简要地讨论物理上要求存在奇点的时空流形是“极大”的。     

一种标——张量引力理论的引力波辐射

本文通过一种单位变换导出了文献[4]提出的标—张量引力理论方案的另一种表述形式,由此得到的引力场张量方程和守恒律完全类似广义相对论的Einstein方程和守恒律;变换后的标量场视为“物质场”,在张量方程中起着一种“引力源”的作用。应用变换后的理论表述研究引力辐射问题,其结果是引力场的总辐射强度为引力张量场和引力标量场的辐射强度之和。求出了引力张量场和引力标量场的辐射强度公式,详细地讨论了双星的引力波辐射。     

新标架引力场方程的弱场线性近似

本文将新标架引力场方程进行了线性近似工作,并将结果与爱因斯坦引力场方程的线性近似情况进行了对比,同时获得了静态球对称引力场方程的线性近似解。提出了用爱因斯坦四大验证实验检测新标架引力场方程的待定常数的问题。通过与后牛顿近似理论(PPN)比较得到β≈ppn。     

广义相对论不可能描述太阳系行星椭圆轨道周期运动的严格证明——广义相对论关于光在球对称引力场中运动方程的解存在的错误

按照黎曼几何与广义相对论,粒子在引力场中自由降落时沿短程线运动。广义相对论采用弧长s作为变分参数建立短程线方程,得到粒子在球对称引力场的运动轨道。在太阳系弱引力场中做牛顿近似时,用到了弧长的近似条件ds=cdt。然而在引力场中这个近似条件是不合理的,它不但表示粒子静止,而且是静止在没有质量的自由空间中。本文证明,对于球对称引力场的施瓦西度规做正确的近似后,物体只能做抛物线运动(非周期运动),不可能做椭圆和双曲线轨道运动。为了避免近似计算的不确定性,本文进一步采用任意变分参数建立短程线方程,严格证明按照广义相对论,物体在太阳系弱引力场中只能做抛物线轨道运动,不可能做椭圆轨道运动。因此对于太阳系的行星轨道周期运动,广义相对论是无效的。本文还讨论了光在太阳引力场中的产生偏折的运动方程及其近似解。指出该解会导致自相矛盾的结果,因此它不是广义相对论运动方程的真正的解。原因在于爱因斯坦引力场方程是非线性的,其解不满足线性叠加原理,广义相对论关于光在太阳引力场中的偏折的计算与实际观察一致纯属歪打正着。本文同时证明,广义相对论对雷达波时间延迟实验的计算则是错误的,误差高达14.9%。因此广义相对论并没有得到实验的证实。爱因斯坦弯曲时空引力理论不可能成立,现代物理学的引力理论必须重建。     

弯曲时空的电磁规律

引力场和电磁场是用对称张量 g_(μv)和反对称张量 f_(μv)来描述的,这就直接暗示着引力和电磁现象可以统一构成 Einstein—Maxwell 场方程。本文通过球对称带电体引力场的计算,给出引力场和电磁场同时存在的度规张量 g_(μv),并将 Einstein—Maxwell 场方程几何化。     

五维Brans-Dicke引力理论的宇宙膨胀

将Brans-Dicke(BD)引力理论扩展到五维Kaluza-Klein时空,在物质场和BD标量场是空间均匀分布的假设条件下,提出五维时空的Robertson-Walker度规,由五维BD标－张量引力场方程出发,导出宇宙动力学方程,建立以五维BD引力理论为基础的宇宙模型,求得标度因子为时间t的幂函数形式的宇宙膨胀解,对辐射为主和物质为主时期的[宇宙膨胀作出讨论。     

有挠绝对平行时空均匀宇宙学模型分类及其度规形式的推导

本文采取的符号 整体坐标指标 非整体坐标指标 一、A4 时空引力理论框架 有挠绝对平行时空(简称A4)是曲率恒为零但挠率不为零的时空。A4中存在一组四个独立的平行矢量场　联络系数、挠率张量、度规张量分别是 构造引力场的拉氏量密度其中 f。。,:一(一 1/2)(丁。。,+丁。。,)十(1/6)(g。。厂。+ g,。厂。)一(1/3)g。。厂。,厂。:—一b《。。,Q。:—一V6 E。。。。T’””,b;,b。,b。是常数,由实验确定.由(1)式,计算给出非整体坐标系中的引力场方程(设bl—一b2):其中十1乃v*0/pd@定义标架对易子和系数*,对任意函数甲,u廖,b广〕O:一〔at,a…     

挠率几何与有挠引力

本文提出一种统一描述引力场、规范场及自旋自相互作用的纤维丛理论.它把现有的挠率概念包含在其中,如Cartan理论、Brans-Dicke理论、规范引力理论等.本文还给出了一种拉伸纤维的映射,它为进一步探讨挠率产生的几何机制和物理机制提供了新的研究方式.     

Riemann－CartanR＋R~2引力场方程和能量动量张量

给出一有挠Ｒ＋Ｒ２型引力理论的Ｅｉｎｓｔｅｉｎ方程和Ｃａｒｔａｎ方程．由广义位移交换下引力场作用量的不变性导出能量动量的协变守恒律，并求得了引力场的能量动量张量和超势．     

伪黎曼流形上的2—阶对称张量场

对伪黎曼流形上的２－阶共变对称张量场,如果它的Ｊｏｒｄａｎ指标在一个邻域上是常数,我们能构造这个邻域上的局部正交光滑标架场,使这个张量场关于构造的标架场的分量矩阵有标准形式,由此可使用活动标架法伪黎曼形特别是Ｌｏｒｅｎｔｚ场形上的一些重要定理给出新的简洁证明。     

爱因斯坦引力理论和狄拉克电子理论之间的矛盾

本文通过联合考虑爱因斯坦引力理论和狄拉克电子理论,发现在爱因斯坦引力理论和狄拉克电子理论之间关于电子场的能量动量运动存在着一个矛盾。这个矛盾表明爱因斯坦引力理论不能描述带半整数自旋的粒子的引力作用。如果假设狄拉克电子理论是正确的,我们必须修改爱因斯坦引力理论。     

Riemann—Cartan R＋R^2引力场方程和能量动量张量

给出一有挠Ｒ＋Ｒ＾２型引力理论的Ｅｉｎｓｔｅｉｎ方程和Ｃａｒｔａｎ方程，由广义位移变换下引力场作用量的不变性导出能量动量的协变守恒律，并求得了引力场的能量动量张量和超势。     

引力场中自旋粒子运动的非线性效应

研究了轴对称引力场中准经典自旋粒子的短程线运动.由自旋空间一般形式的Killing方程导出了以这些方程解形式出现的运动常量.主要讨论在赤道平面的特殊情况,由于场源具有角动量,自旋粒子在Kerr场中的运动不同于史瓦西场中的情况.     

静态球对称黑洞引力自旋场的辐出度

利用静态球对称黑洞引力自旋场的统计熵,导出静态球对称黑洞引力自旋场的辐出度,得到了黑洞的辐出度与黑洞视界温度的四次方成正比的结论.发现Stefan—Boltzmann系数不同于平直时空的值,并且在不同时空度规中该系数有不同的值.     

f(R)引力理论及其解的研究

首先介绍了f(R)引力理论的发展,然后引入了f(R)引力度规形式及引力场方程,重点分析了f(R)引力理论与标量—张量理论及其联系.最后我们推导了度规f(R)理论的局部解与宇宙解.