广义相对论中引力传播速度的测量问题

牛顿万有引力定律认为引力场的传播不需要时间, 是瞬时相互作用, 而广义相对论认为瞬时相互作用是不存在的. 因此, 在观测和研究引力潮汐时, 牛顿万有引力定律是否需要修改是一个值得探讨的问题. 本文说明在现有的广义相对论框架下, 牛顿引力定律是完全适用的. 后牛顿近似计算的结果表明, 引力传播速度的可观测效应与物体运动速度的大小无关, 只依赖于物体运动的加速度. 一般来说, 这一可观测效应非常微弱, 目前的任何天文观测, 包括太阳潮汐观测均不能证实引力传播速度与光速相同.     

天文学和引力物理学

一、历史回顾第一个引力理论就是牛顿的万有引力定律,它的出现是天体(特别是行星)视运动规律同力学概念结合的产物.利用它和牛顿运动定律一起创立了天体真运动理论——天体力学.这是天文学发展史中第一次巨大飞跃.此后二百年内,天体力学成为天文学,甚至是数理科学的主要内容. 牛顿万有引力定律又是宇宙间普遍适用的定律.任意两个物体间都存在引力,其大小可用简单公式表达:     

从卡文迪什到现在的引力实验

今年(指1981年——译者)是杰出的英国实验物理学家卡文迪什诞生250周年。卡文迪什曾首次以实验测定了两个质量的万有引力,在误差百分之几的精度下确定了牛顿万有引力常数。本文试图回顾从卡文迪什到现在引力实验发展的历史,并展望今后十年里它的未来。众所周知,引力相互作用是很微弱的。因此,要对引力效应进行新的、更精确的测定是个非常复杂的问题。这也就是在实验物理发展史上只有很少几次重复卡文迪什所做工作的主要原因。引力研究史可以大致划分为两个“时期”,从十八世纪牛顿的实验开始的第一时期,基本上是验证等价性原理(即物体的惯性质量和引力质量相等)以及点质量的引力     

海洋凹陷

水面是平的,然而在印度洋海面上却有一个深达300英尺的凹陷。因为这个凹陷下陷很平缓,宽度达1200英里,所以长期以来未被发现。最近,科学家们发现当卫星通过该处洋面上空时,其轨道稍向外凸,这表明该处的地球引力较小,由此才注意到这种水面凹陷现象。常言道,水往低处流。当地球引力恒定时,水总是寻找最低的平面。在印度洋发现的水面凹陷正是由于引力有偏差所致。万有引力定律表明,两物体间的引力大小取决于其质量。作用于海水的引力取决于海水下方的质量大小,当海底有山时,作用于海水的引力就强。美国科罗拉多大学的地球物理     

基本力——第五种力寻踪

牛顿引力理论假设:万有引力源自惯性质量。根据这假设和牛顿第二定律,当仅存在引力场时,物体的加速度与其质量无关(g的普适性)。惯性质量与引力质量等价,是爱因斯坦广义相对论和其他几个可供选择的引力理论的一个原理。由于以上这些原因,人们以不断提高的精确度对g的普适性进行了许多次检验。根据这些检验的结果,人们也能定出新远程力存在的限度。假如新远程力并不源自惯性质量,它们将     

星球之间的引力之探

十七世纪中叶,英国著名科学家牛顿根据开普勒行星运动的三大定律推测出:星球之间存在着一种引力,即万有引力.在当时,牛顿的发现是科学史上的一项重大突破,而且在几个世纪以来,牛顿的万有引力对科学的发展,起到了很重大的作用.但是随着科     

“称称”地球有多重

今年5月1日，从在美国加利福尼亚举行的美国物理学会上传出了令人惊讶的消息：地球的质量比我们原先认为的要小一些。很久以来，“称一称地球有多重”就是人类的伟大梦想，但直到万有引力定律被发现之后，这一梦想才有了实现的可能。在传说中，有一次伟大的物理学家牛顿在一棵苹果树下休息时，一个苹果砸在了他的头上，这激起了他的灵感，于是万有引力定律被发现了，地球与苹果之间的引力使苹果落在地上而不是飞向太空。其实，万有引力的发现过程并非如此简单。回顾科学发现的历史，正如牛顿所言：‘俄之所以看得更远，那是因为我站在巨人的…     

引力的彩虹

引力是人们熟知的、使我们得以站在地上的力,正如牛顿在十七世纪揭露的那样,它不仅在地球表面上,而且在宇宙的一切物体之间,以大小总是随距离增大而减小那样在起作用。如果没有引力,太阳就会爆炸,行星就会飞入星际空间,星系就会象一个飞轮破裂那样瓦解。     

和我们脚对脚的地方

我们人类居住的地球,是一个巨大的凹凸不平的球体。表面积是5.1亿平方千米,地球的赤道处稍微鼓一些,两极处稍微扁一些,赤道半径为6378.14千米,而两极半径为6356.75千米,因此也可以严格地说:地球是一个椭圆球体。面对着地球仪,人们往往会提出这样的一个问题:生活在地球直径两端的人,不是脚对脚的吗?如果我们这边头朝上,那么地球另一端的人,不就头朝下了吗?其实大可不必担心,地球上的万物都要受到地球巨大的引力(又叫做重力,就是牛顿发现的“万有引力”)吸引,而重力的方向全都指向地心。所以正确的说法应该是:世界各地的人们,都是“头朝天,脚…     

“苹果”和“肩膀”的真相

<正>牛顿因看到苹果坠落而受到启发,发现了万有引力定律。长久以来,这一经典故事流传甚广,为人们所津津乐道。牛顿的同胞拜伦甚至还将它写进了《唐璜》:据说牛顿看见一只苹果坠落,灵机一动,找到了一个论据……证明地球是本着自然的旋转而旋转的,叫做什么"万有引力";这倒是自亚当以来的第一个人将"坠落"或"苹果"作了一番理论。的确,牛顿对重力和引力问题所做的一系列深入思考及相关研究,对物理学、天文学乃至整个现代科学都产生了难以估量的巨大影     

牛顿的万有引力定律面临着挑战

在牛顿的《自然哲学的数学原理》公开发表300周年后的今天,其万有引力定律正面临着从未有过的激烈挑战。 60多年前,匈牙利的Roland von Eotvos进行的让不同物质和重量作用在扭力秤上,侧定它的张力的实验,证实了引力作用与物体的组成无关。华盛顿大学的Ephraim Fischbach和他的同事们在重新分析研究了Eotvos实验的数据后,于去年年初宣称,以前的实验表明两个物体之间的吸引力既取决于它们的质量,也与它们的组成成分有关,并认为宇宙中除了物理学家们所熟知的四种力外,还存在“第五种力”。今年,澳大利亚昆士兰大     

星球之间的10种作用力

17世纪中叶,英国著名科学家牛顿根据开普勒行星运动的三大定律推测出:星球之间存在着一种引力,即万有引力.     

把人工重力带进太空

<正>在很多影视剧中，人们在宇宙飞船上走动就像在地球上行走一样。然而，在现实的太空任务中，宇航员是处于漂浮状态的。影视剧中呈现的虚构的世界存在着人工重力，而目前，在现实世界的太空飞行中，人工重力还未出现，但它可能离现实并不遥远了。有质量的物体相互吸引，质量很大的物体，比如地球，会把周围的物体向自身的中心吸引，这就是为什么我们能脚踏实地的缘故。不过，重力随着距离的增加而减小，所以当人们离开地球去月球或火星旅行时，地球的引力很快减弱，这就是宇航员在太空漂浮的原因。     

星球之间的10种作用力

17世纪中叶,英国著名科学家牛顿根据开普勒行星运动的三大定律推测出:星球之间存在着一种引力,即万有引力。牛顿的这一发现是科学史上的一项重大突破,而且几个世纪以来,牛顿的万有引力对科学的发展起到了重大作用。但是随着科学的发展,人造卫星、太空飞船和太空探测器等对太空的大量探测,已使我们了解到,太空中并不是单纯的真空,而存     

改进的牛顿万有引力公式

一、前　言　　在牛顿力学体系之中 ,万有引力公式是一个非常重要的公式 .在天文、航空、航天、地质、石油等领域中 ,许多现象都与引力或重力有关 .例如当计算卫星和火箭等飞行器的运动时 ,就要应用万有引力公式 .　　自从牛顿提出万有引力公式以来 ,已经出现一些改进的公式 .例如有人曾对平方反比定律提出质疑 ,认为万有引力公式中的ｒ2 项应改为ｒ2 Ｅ,Ｅ为一小量 .还有人认为公式中的引力常数Ｇ应随时间而变化 ,等等 .这些改进的公式有的依据不足 ,有的过于复杂不便应用 ,而且这些公式对水星近日点进动问题及光线近日偏折问题也不能给出…     

三天体成直线时的非经典引力效应

多年来,笔者在从事天文因子与天气气候变化关系的研究中发现,当太阳、月球、地球,或者月球(或太阳)、地球和某一大行星三个天体成直线时,在许多气象和地球物理观象中都出现了耐人寻味的异常效应,它们的出现严格地由上述三星一线的发生时刻所决定,而难以用目前的经典引力理论——牛顿万有引力理论和广义相对论加以解释。本文综述这方面的     

反引力机

自从艾萨克·牛顿看见苹果落地,突发奇想证实万有引力理论以来,人们一直幻想能有一种反引力装置。自从人类进入太空时代,由于航天器所携燃料有限,一直无法使航天器飞离我们的太阳系。科学家希望有朝一日能发明一种反引力机,可以利用宇宙中各恒星与行星之间引力,使宇宙飞船不靠任何燃料就能遨游太空。 这乍听起来有点儿像天方夜谭,但不久前,在美国俄亥俄州克利夫兰,NASA的一所研究中心就真     

百年史话:引力的“前世今生”

正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。借引力波爆刷科学家朋友圈之际,小编一并梳理了300年来人类对引力发展的认识过程。1687年:牛顿引力艾萨克·牛顿出版的《自然哲学的数学方法》一书中对引力进行了全面描述。这为天文学家预测行星的运动提供了精确手段,但它并非没有瑕     

引力的本质

回顾了关于引力本质的历史探索和最新进展.从牛顿引力和爱因斯坦引力出发,介绍了关于引力本质历史探索上的两次重大飞跃.从修改引力、量子引力和全息引力三个方面,介绍了关于引力本质的最新进展.对于牛顿引力,从开普勒行星运动定律出发,介绍了牛顿万有引力定律.介绍了最近关于修改牛顿力学和暗物质的进展;对于爱因斯坦引力,阐释了引力的几何化,然后介绍了爱因斯坦引力在宇宙学和引力波方面的应用;对于修改引力,从额外的引力自由度、高阶导数引力和高维引力三个方面介绍;对于量子引力,从协变量子引力、正则量子引力和其他量子引力三个方面介绍;对于全息引力,介绍了它的全息图像、呈展性质以及它与量子信息之间的关系.但是截至目前,关于引力本质问题的答案依然是一个谜.     

广义相对论及其实验基础

阿尔贝特·爱因斯坦是当代最伟大的物理学家.他在1915年创立的广义相对论是关于时间空间性质与物质及其运动相互依赖关系的学说,是建立在广义协变要求和黎曼几何基础上的引力理论和宏观物质运动理论。这一理论不仅对牛顿力学的核心内容(牛顿动力学和万有引力公式)给予了统一和深刻的解释,还预言了牛顿力学所不能解释的新的引力效应,并为以后的实验所证实。广义相对论就其创造性和理论内