一种定域洛伦兹规范协变的有挠时空引力理论(下)(英文)

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。     

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。     

高导数引力理论旋转物质场的引力场

将线性高导数引力场方程分解为3个附方程，利用这睦二阶方程的解求得稳定旋转物质场的高导数引力场度规，研究物质场的旋转对引力场的影响，旋转物质场的引力度规场不同于静态物质场的引力场度规，其差异联系着物质场的转动角动量，但旋转物质场激发的引力势与静态物质场的引力势相同。     

对称引力场中的电磁波

星体的质量、电量或角动量都会产生时空弯曲，它的两个重要的广义相对论效应就是光线偏折和雷达回波延迟．作者利用流形中的对称性群及它们的Killing方程严格推导了一般静态球对称度规的表达式，并得出了一般静态球对称引力场中光子运动的运动方程；详细求解了Reissner—Nordstr6m度规中雷达回波的延迟；以Kerr度规作为一般稳态轴对称度规的特例讨论了其中的光线偏折效应，为日后的引力透镜效应的研究提供了理论基础．     

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.     

抛物线坐标系及其度规、仿射联络

抛物线坐标系是一种特殊的坐标系,对于静止质量类似于Coulomb势对称分布的物质,运用该坐标系有助于获得广义相对论时空下爱因斯坦引力场方程的近似解甚至解析解.本文详细地描述了它的坐标变量、坐标面及线元、体元,推导了它的度规及仿射联络,为求得爱因斯坦引力场方程的近似解甚至解析解提供工具准备.     

中子的时空度规

本文从爱因斯坦场方程出发,结合中子的中性π介子场的运动方程,运用近似方法求得在零级近似下中子的时空度规。结果发现,中子的黑洞半径小于 Schwarz-schild 半径,这是由中性π介子场的固有特性所决定的。     

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。     

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。     

双荷球对称引力场中的角动量

利用天体运动的测地线方程和双荷球对称引力场的时空度规,研究了双荷球对称天体周围的引力场对经典角动量守恒定律的修正。     

从SCHWARZSCHILD解分析广义相对论的时空观

根据爱因斯坦重力场方程的Schwarzschild外部解，讨论了广义相对论的空——时度规，证明了引力场中的空间和时间都只有相对意义。     

静态球对称引力场对钟和尺的影响

从爱因斯坦引力场方程的严格解——史瓦西解的物理解释出发，讨论了引力场中“钟慢”、“尺缩”效应与弯曲时空几何结构的对应关系，指出真实引力场对钟和尺的影响与表观引力场中的“钟慢”、“尺缩”效应有本质上的区别。     

爱因斯坦创建广义相对论思路及方法之分析

本文根据爱因斯坦有关相对论研究的原始文献、评述、回忆及给友人的信件,分析并讨论了爱因斯坦创建广义相对论的思路及方法。 首先,论述了爱因斯坦有关狭义相对论局限性的看法,以此给出爱因斯坦创建广义相对论的原因;继之,分析了爱因斯坦1907～1908年间,提出广义相对论二个基本原理的思路,再次,分析并研究了爱因斯坦1909～1912年间如何克服坐标必须具有直接度规意义这一传统观念从而建立时空“柔性”度规概念的思想演变过程;最后探讨了1912～1917年间爱因斯坦寻找对于“柔性”度规来说满足广义协变性要求的微分方程并最终建立引力场方程的思路及方法。     

球对称引力场方程的一些解

<正>引力场方程反映了引力场的存在和变化是由物质的分布及其运动所决定的,它的求解问题是广义相对论中的一个重要问题。本文讨论了“宇宙常数”不等于零的情况,得到一种场方程的一些球对称解。     

分析力学在广义相对论中的应用

将分析力学中的Hamilton变分原理运用到广义相对论中,通过构造引力场的Lagrange函数,导出大尺度时空中的引力场所满足的Lagrange运动方程,即Einstein引力场方程. 进一步,将四维时空流形进行3 1分解, 通过Legendre变换和Dirac约束分析,得到引力场方程的Hamilton形式,即引力场演化方程和约束方程,从而能清晰地展现出引力场所受的约束条件和演化规律.     

Quintessence包围下黑洞的爱因斯坦引力场方程

本文首先阐述近年来有关黑洞的爱因斯坦引力场方程的研究概况及其意义。其次,介绍了静态球对称黑洞在计算其爱因斯坦引力场方程的理论基础和计算方法。文章最后,展示计算Quintessence包围下黑洞的爱因斯坦引力场方程得出的结果,并对结果进行讨论分析。     

晶粒直径的信息几何结构

从信息几何的角度研究了晶粒直径所呈现的几何特性。由于某物质的晶粒直径服从对数正态分布,通过分析对数正态分布全体所构成的统计流形的几何结构,达到对晶粒直径研究的目的,得到了该统计流形是具有负常曲率的双曲空间。同时,通过求解测地线方程,得到流形的测地线。并且讨论了Kullback散度和弧长之间的关系。最后,讨论了Jacobi场的敛散性。      

直线加速引力场的推导及性质

推导出直线加速引力场的空时度规以及在该时空中粒子的动力学方程和运动学方程;验证了狭义相对论和牛顿力学的规律是该引力场在一定条件下的近似,指出加速度具有极限。     

再论弯曲时空中的量子场论的新构想

通过坐标时和固有时的关系式,由度规表达式导出时空膨胀公式,得到由度规直接读出时空膨胀公式的方法,然后利用平移算符,将时空膨胀效果体现在平直时空的量子场论中。最后讨论在弯曲时空参考系中进行量子实验,以康普顿散射为例,考虑引力场导致的粒子产生与湮灭,给出一个适用的光子和引力场耦合的相互作用拉氏密度(半经典理论)。     

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.