引力场中的电磁波

本文讨论了电磁波在引力场中的运动规律,计算了静态中心对称弱引力场中光线的偏折.并简要讨论了电磁波的黑洞等效应.     

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.     

Born-regulated理论中的光线偏转

根据爱因斯坦的引力场理论,当光线通过引力场时受到引力的作用而发生偏转.对光线在引力场中偏转的研究有助于解决引力透镜问题,对研究宇宙中的暗能量也是有意义的.根据Born-regulated引力理论的时空度规来研究光线偏折.推导Born-regulated理论中的光线偏转角为Δφ≈4Mrmin-4Mrmin49k2βr6min.很明显,结果显示当β→0和k→0时,Δφ→4Mrmin,这正是由爱因斯坦理论推导出的结果,说明当参量β→0和k→0时,Born-regulated理论回到爱因斯坦的广义相对论.     

静止于均匀引力场中的点电荷的电场及其分布

本文从广义相对论的原理出发,求出了均匀引力场的度规,讨论了引力对电荷周围电场分布的影响,详细计算了一个静止于均匀引力场中的点电荷的电场.计算结果表明,相对于无引力场时的电力线分布,在有引力的情况下,电力线将发生弯曲.     

相对论中引力场性质研究

相对论是现代科学的重要基础,是物理学通向宇宙的桥梁.对爱因斯坦建立广义相对论的过程进行了分析,引力问题是自然界乃至整个宇宙世界的一个基本问题.引力场是一种矢量场,广义相对论对引力问题的描述是非常有效的.通过对引力场的分析,得到了引力场的高斯定理,讨论了引力场的环路定理.通过方程,求出了引力场中的势函数,探讨了引力场的基本性质.     

与相对论同行（下篇）

根据传统光学，在无障碍的情况下，光线（电磁波）是以直线传播的，但是按广义相对论来讲，在有引力场的情况下，光线是以弯曲的线路传播的。这就意味着，如果来自于恒星的光线（射线）或无线电波通过位于观察者视线上的引力场时，就会发生偏移。     

真空球对称引力场中测地线方程的Maple求法

用Maple软件求出了真空球对称引力场中粒子的运动学方程，文章中给出的Maple程序可以计算各种形式的引力场中的Christoffel记号、Riemann曲率张量、Ricci张量和曲率标量以及爱因斯坦张量，借助这些物理量可以研究引力场中粒子的行为、引力效应和空间的几何性质等．     

曲率平方引力场方程的静态轴对称解

在弱场线性近似条件下,将曲率平方引力场方程分解为3个二阶线性偏微分方程,通过这3个二阶偏微分方程求出盘状星系的静态轴对称引力场.     

引力波之后的下一个重大科学目标:暗物质

 广义相对论的4大推论及其验证1915-1920年期间,理论物理学家爱因斯坦(Albert Einstein)根据广义相对论提出了4大推论:1)水星每百年43 s的剩余进动。2)引力透镜效应,即光线在强引力场中发生弯曲,产生透镜效应。3)引力红移,引力场中的时钟变慢,从恒星表面射到地球的光线谱线会产生红移。4)引力波,大质量天体加速运动引起时空曲率变化,以波和光速在宇宙空间传播。     

线性高导数引力场方程的静态解

利用格林函数方法，求出线性高导数引力场方程的一般静态解析解，作为特例，对球对称物质分布的引力场作了详细讨论。     

光线在光学不均匀介质中的运动方程及其在重力问题中的一个应用

本文在讨论光线通过一维不均匀介质运动规律的基础上,根据独立作用原理,求得了光线通过三维不均匀介质的运动方程.并指出重力场可以看作是一种光学不均匀介质,从而用光线在光学不均匀介质中的运动方程求出了光线在重力场中的偏转值.     

基于Landau-Lifshitz表述的双极化态柱面引力波的能量问题

根据引力场能量动量的Landau-Lifshitz表述,求出了笛卡尔坐标系中的双极化态柱面引力波能量动量密度及角动量的具体形式;结果表明:采用笛卡尔坐标系可以合理地描述双极化态柱面引力波。     

基于Landau-Lifshitz表述的双极化态柱面

根据引力场能量动量的Landau-Lifshitz表述,求出了笛卡尔坐标系中的双极化态柱面引力波能量动量密度及角动量的具体形式;结果表明采用笛卡尔坐标系可以合理地描述双极化态柱面引力波.     

引力场中各种光速与度规的关系

本文明确了引力场中各种光速的定义,求出了它们与度规的关系。     

质点在引力场中竖直自由下落的规律

用广义相对论求出质点在引力场中竖直自由下落的规律，由此得到质点落向黑洞的奇异特征。     

应用Gauss-Bonnet定理研究 Janis-Newman-Winicour虫洞的光线引力偏折

本文研究弱场极限下Janis-Newman-Winicour(JNW)虫洞所致的光线引力偏折.以谐和规范为基础,首先推导了JNW虫洞在谐和坐标系下的精确度规.进一步采用Gibbons和Werner所倡导的几何方法,将Gauss-Bonnet定理应用于该引力场对应的光学度规上,获得了JNW虫洞赤道面内光线的三阶引力偏折角的解析式.对于史瓦西几何,所得的偏折角与广义相对论中的方法得到的结果一致.     

Q:我们是否能够看到同一个历史事件反复发生,比如在遥远的宇宙中安置反光镜?

正A:这个问题非常有趣,但理论上确实是可能的。人类现在当然没有办法把镜子放到天文距离上,即使可以到达也很难造出足以清晰反射地球事件的巨大镜子。但在天文观测中,研究者确实可能看到同一个事件反复发生。这要归功于引力透镜效应。所谓引力透镜,就是遥远宇宙中的天体发出的光线被引力场弯折的现象。如右图所示,宇宙深处的星系发出的光线被路径上的一个星系团(或星系)的引力场弯曲了,分成两路来到地球。这样,地球上的观测者就能看到同一个天体的两个像。容易想象,这两条不同的路线上,光走过的实际距离是不同的。因此,     

Schwarzschild引力场中Proca光线的偏折

检验光子的静质量对验证狭义相对论的理论基础“光速不变原理”有着重要的意义。已有的检验方法通常是在没有引力场的情况下进行的 ,得到光子静质量的上限值是mr≤ 7× 10 -52 g。这里主要讨论有引力场时可能造成的影响 ,并以球对称引力场为例 ,计算了有质量光子对应的光线偏折 ,发现若光子有静质量 ,偏折角将发生改变 ,但改变的数量级极小     

相对运动体系的对称变换及引力场

针对真空中波动波源和接收者之间相对运动所导致的频率偏移需满足相对运动对称性条件的问题,通过引入对称因子,构造了高速相对运动体系的对称变换.考虑引力场作用时,受引力传递有限速度的推迟影响,需考虑相对运动的对称性条件.在2个质量体相互高速运动时,参考电磁场的洛伦兹变换,对经典牛顿引力定律的推迟势进行对称变换,推导出额外的质量引力作用,以分析经典理论无法解释的引力现象,包括水星近日点的反常进动,光波频率在引力场中的偏移、光线在巨大质量引力作用下的路径弯曲、引力辐射等.所得到的水星进动、引力辐射结果和广义相对论一致,光线偏折则不同于传统理论的结论,有待实验观测进一步验证.     

应用 Gauss-Bonnet 定理研究 Janis-Newman-Winnicour 虫洞的光线引力偏折

本文研究弱场极限下 Janise-Newman-Winnicour（JNW）虫洞所致的光线引力偏折. 以谐和规范为基础,我们首先推导了JNW 虫洞在谐和坐标系下的精确度规. 进一步地,采用 Gibbons 和 Werner 所倡导的几何方法,我们将 Gauss-Bonnet 定理应用于该引力场对应的光学度规上,获得了JNW虫洞赤道面内光线的三阶引力偏折角的解析式. 对于史瓦西几何,所得的偏折角与广义相对论中的方法得到的结果是一致的.