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.     

科技短讯

重力传播速度等于光速 把一根木棍放到水里,就会出现看上去比实际长度短的假象,因为光线偏转导致光源的位置发生了明显变化。科学家通过测量这个现象,终于定量地确定了物理学上最后一个未经测试的基本概念,即重力以光速传播。 牛顿认为重力是瞬时的,爱因斯坦假设重力以光速传播,然而从未有人测量过重力的传播速度。2002年9月,美国两位科学家作了史无前例的     

我们是否测量到引力速度？

在广义相对论中 ,阿尔伯特·爱因斯坦假定引力的速度等于光速 ,不过这一点从来没验证过。现在 ,哥伦比亚大学的赛尔格·格贝金和国家射电观察站的爱得·佛马隆宣称 ,他们通过一个基于电磁波经过木星时发生弯曲的原理而设计的试验 ,表明爱因斯坦是对的。今年 2月在西雅图举行的美国天文学协会的会议上 ,这两位研究者公布了他们的结果。不过在场的其他科学家认为他们的解释是错误的。出现这个矛盾并不是结果本身的原因———毕竟大多数科学家还是相信引力是以光速传播的———而是用来解释这个结果所用的理论。日本广岛大学的西得克·阿萨达认…     

用卫星数据确定固体潮相位滞后

由固体潮,海潮和大气潮产生的地球引力场变化可以从卫星轨道摄动中求解。利用近１０年的卫星跟踪数据求解出地球引力消汐变化,结合由Ｔｏｐｅｘ／Ｐｏｓｅｉｄｏｎ卫星高得出的海潮模型。     

木星近照

2007年2月28日,"新视野"飞船从木星近旁飞过,最接近木星时它距离木星仅为223万千米."新视野"是由美国宇航局发射的,它肩负两项使命:一是借助木星的强大引力进行引力援助(见相关链接"引力援助")试验,以便对今后去冥王星的飞行轨道进行调整;二是通过对木星的试验性观测,检验和校正飞船上的仪器,为2015年探测冥王星及其卫星卡戎做好准备.     

利用小波技术检测重力亚潮汐频段的特征信号

基于武汉国际重力基准站超导重力仪长度为5年的重力潮汐观测资料, 利用小波分析技术检测和研究了重力亚潮汐频段与地球内核平动振荡有关的特征信号. 对观测信号扣除合成潮和气压效应 后得到的重力残差实施分析, 结果表明在4~6 h频段上存在着nGal量级的重力振荡信号. 但发现这种振荡信号的频率和振幅具有随时间变化的特征, 分析表明这些信号可能被某种小幅度的非连续源激发所致.     

检测第五种力的320m高塔实验研究

关于引力反平方律的近期检验工作是由stacey及其合作者与Fischbach等的研究结果所促进的。同时量子超引力理论很自然地引入了与物质质量耦合强度为引力强度且能够产生中程力的量子引力模型。近年来,出现了许多实验检验,但大多数物质成分相关的实验没有发现第五种力的可靠证据,而大多数地球物理实验则显示了相互不一致的正结果。Eckhardt等实现了一个更严格的实验,该实验通过测量塔上的重力并与由地面测量值的上延拓理论预言值进行对比来检验引力反平方律。     

“引力”：从目的论到机械论：一个近代早期科学假说的案例

本文考察了近代早期提出“引力”假说的几个阶段，特别阐发了有关引力从趋于自然位置的目的论解释，向给予严密数学证明的机械（力学）论解释转变的哲学意义，并以此作烃科学术语重新解读通常概念的一个典型案例。     

无碰撞简并粒子系统的引力不稳定性

无碰撞粒子系统引力不稳定性研究的重要性源于:(1)在各种尺度的恒星系统(星系、星系团等等)中,平均碰撞时间与该系统的动力学时间相比较是很大的.故这些系统都是无碰撞系统;(2)占宇宙绝大部分质量的暗物质,极可能是宇宙早期遗留下来的大量静质量不为零的粒子(如中微子等),由于这些粒子间的相互作用很弱,都应视作无碰撞引力系统.在标准宇宙模型中,像宇宙中微子那样的暗物质粒子在宇宙早期已从热平衡中退耦,且保持着退耦前的Fermi分布形式.Weinberg首先指出了存在完全中微子简并的情况.讨论星系及宇宙大尺度结构的形成与演化,有必要研究无碰撞简并粒子系统的引力不稳定性.在应用动力学方法研究无碰撞等离子体的稳定性问题中,已建立起很多成熟的方法.虽然无碰撞引力系统与无碰撞等离子体有一定的相似性,但是它们间还是存在着一些很基本的差别:等离子体在大尺度上是中性的,可形成稳态的均匀平衡结构;而引力系统不会形成稳态的均匀平衡位形.自引力系统的这种本质上的不均匀性,使得研究这种系统的稳定性问题大为复杂化.Sweet曾指出,当扰动的波长可与系统的尺度相比拟时,这种宏观不稳定性问题的研究就变得极其困难.不过,假定自引力系统与静电的等离子体一样,可以形成一个无限大的均匀介质,这会在数学处理上     

PSR1913＋16没有验证引力辐射

不少人认为PSR1913＋16双星公转周期变化的观测数据验证了引力辐射,也就间接证实了引力波的存在,然而本文将说明,这一验证所依据的一些理论假设是靠不住的,这些理论假设包括:     

基于全球超导重力仪观测资料考虑液核近周日共振效应的固体潮实验模型

基于全球地球动力学合作观测网络20个台站28个系列的高精度每分钟高密度采样超导重力仪观测数据, 精密测定了地球液核近周日共振参数(包括共振周期, 共振强度和品质因子). 研究了共振周期与理论值间的差异, 用重力手段证明了真实地球液核动力学扁率要比流体静力平衡假设下获得的动力学扁率大约5%的重要结论. 构制了考虑液核共振效应的重力固体潮汐实验模型, 3个实验模型间的差异小于0.1%, 与目前广泛使用的Dehant(1999)和Mathews(2001)理论模型间的最大差异仅为0.4%, 可为全球固体潮、大地测量研究和空间技术等提供最新的重力潮汐实测参考模型.     

黑洞与黑洞“不黑”

18世纪末,随着物理学和天文学的发展,科学家们从理论上提出了黑洞概念。黑洞立刻显示出巨大魅力,历经大约两个世纪,人们对它的兴趣始终不减。这里,我们主要对黑洞"黑"与"不黑"方面的物理内涵及存在黑洞的有关证据做进一步的探讨。一、黑洞的概念1783年,英国一位业余天文爱好者迈克尔给卡文迪许写了一封信。在信中,他根据牛顿引力推测:一个直径比太阳大500倍,密度和太阳一样的球体,其逃逸速度可能超过光速,这可能     

宇宙空间基础知识ABC

(一)引力波。一种与其他星球通讯的革命性的新方法吗? 光、X射线和无线电波在本质上是完全一样的,只是它们的波长不同而已。X射线波短,无线电波长,光波介于二者之间。它们在真空中都以光速(每秒30万公里)传播。引力波也是这样的吗?据信引力波同样是以光速传播的,但它们的相似之处也只限于此。光、无线电波和X射线都是经由电磁作用空间传播的,因此它们都归入电磁波类。与此不同,引力波是引力的波动,它与引力的强弱变化有关。任何一个物体,不论是高尔夫球还是地球,都产生一种跟它们的质量成比例的吸引力。物体的质量越大,其吸引力也越大。如果把一个高尔夫球用绳子     

引力是左旋性的吗?

引力是左旋性的吗?两位英国学者认为这一问题可望在2013年获得答案。广义相对论描述大尺度下的引力作用,而在小尺度下则需要应用量子引力理论,但首先,物理学家们必须理解引力子——一个媒介引力的假想的量子粒子。     

太阳可能是个“偷星贼”

有一次和另一颗恒星相遇时,太阳可能当了一回"偷星贼"。一项新的研究结果暗示。太阳的引力可能曾经将围绕另一颗恒星运行的星子("婴儿"阶段的行星)拖到了太阳系以内。这要从2004年说起,就在2004年,天文学家发现了迄今已知环绕太阳运行的最遥远天体--微型行星塞德娜。塞德娜星不仅比冥王星距离太     

黑洞——宇宙的老饕

黑洞具有许多奇异的特性。假如有种魔法,让你乘坐宇宙飞船进入黑洞,那么,在黑船接近黑洞时,时间将会变慢,船体则将被拉伸变长。接着,飞船在被黑洞吞没之前被强大的引力撕得粉碎,当然,你也在劫难逃。这个引力有多大呢?科学家推算出,对一个质量与太阳相当大的黑洞来说,一个70千克重的人在进入黑洞底部的途中,要承受相当于地球引力10倍的巨大压力。在这种压力下,任何物体都将粉身碎骨,被最终被抛入奇点。在奇点位置,现有的科学定律都不再发挥作用。浩瀚而神秘的宇宙,处处充满着新奇和怪诞。你可曾想过,在整个宇宙上千亿个星系中,几乎每一个星系…     

太阳等离子体质量流量输出的给定方法初探

本文首次从MHD理论的角度,以光球磁场观测和K-日冕亮度的全日面观测为基础,对此问题作初步探讨.本文一个非常重要的理论新结果是:磁中性线区(即电流片区)是太阳等离子体质量输出最大的区域,与分析部分间接和直接观测数据所得定性结论一致.1 观测基础通过对太阳的连续观测,可在太阳自转一周的时间尺度内测得K-日冕偏振亮度和光球磁     

重力对血流的作用及其后果的探讨

生物是在地球引力的持续作用下进化的。尽管地球引力在地表上各处大致相同,即等于一个重力加速度单位(以下简称G),但生物体所处的重力环境却千变万化。从空间上看,各种动物及其体内各部位由于其重量、形态和所处的环境(例如水生和陆生)不同,其所受的重力作用情况就各不相同;从时间上看,处于不同进化阶段或不同发育时期,所受重力作用情况也大有差别。但无论怎样,动物对地球引力的适应都很协调。若不协调,则应能看到重力淘汰它们时的状况。重力对生物体的直接和间接作用都是无穷多样的,这里仅以人体为例,分析重力直接对血流作用情况,并由此作一些生物学推论和思考。     

经典金牛座T型星的自转演化

经典金牛座T型星(Classical T Tauri Stars,以下简称CTTS)是由分子云坍缩形成的原恒星。在向主星序的演化过程中,CTTS吸积星周物质,并在自身引力作用下发生收缩。由于吸积和引力收缩,CTTS的自转得到加速,在10~7a内应达到破裂速度(约300～400km·s~(-1)。但由谱线观测得到CTTS的自转速度在6～30km·s~(-1)范围内,比破裂速度至少低一个量级。目前对此提出的理论解释有两种:一种认为从CTTS或吸积盘表面逃逸的物质带走了系     

广义相对论的新验证设计

爱因斯坦的广义相对论创立至今,已经先后经过了水星过日点进动、光线在太阳附近引力场中的弯曲、光谱的引力红移、雷达波传播途经太阳引力场往返时间的延缓、引力波的接收、爱因斯坦万有引力透镜观察星体的多重影像等几次实验检验。虽然说其中的有些检验精度不是很高,特别是引力波的重复接收实验至今未果,但是在检验条件允许的误差范围内,广义相对论所预言的几个效应还是存在的。不仅如此,爱因斯坦的广义相对论还直接导致了现代宇宙学的诞生。现代宇宙学的发展与广义相对论的验证紧密相连。现在,中国天体物理学家提出了"随宇宙初始的膨胀惯性,