量子理论和广义相对论的统一

首先简要介绍了量子引力理论中的超引力和环量子引力.其次基于量子理论和广义相对论的基本原理、主要特征等探讨了某些新的统一理论.进而提出广义相对论形式、算符形式和二者的结合等具体的数学方程及6个结果.最后讨论了一些统一的新方案,如量子理论中可能存在的类似宇宙项,各种相互作用粒子的质量关系,标准模型某些可能的发展等.       

广义相对论的三大验证

文中叙述了爱因斯坦广义相对论的三大验证,即水星近日点的进动,光线的引力偏折和光谱频率的引力移动的理论。对和理论有关的广义相对论基本内容作了简要介绍。     

广义相对论与万有引力

<正>爱因斯坦广义相对论比牛顿万有引力理论更精确地描写了物质之间的引力相互作用。广义相对论可以完全类比于电磁理论;广义相对论中的引力场也分为两种类型:(1)电型引力场(即牛顿型引力场,它类似于静电场);(2)磁型引力场(它类似于磁场,在牛顿引力理论中没有这种场)。磁型力场效应的预言已     

论平移引力规范理论与广义相对论在拉格朗日表述下的等价性

从平移群的规范理论出发，分析了拉格朗日形式下广义相对论的平移等价表述，尤其是给出了爱因斯坦场方程．能量一动量张量密度以及等效原理相应的表述．着重指出该表述的主要特点，并进一步对比广义相对论，详细论述了平移引力中挠率相应的动力学作用。     

科学家用光学材料验证广义相对论效应

广义相对论是爱因斯坦于1915年建立的引力理论，将引力描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空，以取代传统对于引力是一种力的看法。自此观点建立，狭义相对论和万有引力便只是广义相对论在特殊情况下的特例：狭义相对论是在没有重力时的情况；万有引力定律则是在距离近、引力小和速度慢时的情况。     

广义相对论中的时空度量和光速

爱因斯坦引力几何化的思想是解决引力本质问题的关键,从而广义相对论中的时空度量问题就是实现这一思想的核心问题;关于广义相对论中是否存在有如狭义相对论那样的“光速不变”问题,往往有着不同的说法,在此给出了说明．     

对广义相对论思想渊源的一种解读

1．爱因斯坦坚信物理世界的和谐秩序原则，坚信“自然定律的普遍有效性，应当不随坐标系变换而变”。对于惯性系是那样，推广到非惯性系也应当是那样。在进行推广时，架构的桥梁是等效原理和广义协变性原理。2．在分析广义相对论的创立过程中，新物理思想与新数学工具之间是能动地相互发生作用的。特别是一旦认识到在弯曲时空中必须采用“柔性标尺”，也就借助于黎曼几何与张量分析工具取得了关键性的突破。3．马赫对绝对时空观的大胆怀疑和有力批判，给予爱因斯坦无穷的启发性力量。通过对“马赫原理”的重新解读，还可以看出“马赫原理”对寻找广义相对论的引力场方程的启发性作用。4．从新的角度讨论了广义相对论时空观，指出引力场的时空相对性之中仍包含着某种绝对性。探讨了爱因斯坦与马赫的相对性纲领的微妙差异，分析了物理上广义相对性与数学上广义协变性的区别与联系。     

广义相对论引力场方程光速不变解及其启示

对广义相对论基本理论进行了一次系统的检查,重新强调了坐标的意义,纠正了以往因坐标意义不清带来的混乱.在球对称的情况下求解出引力场方程的光速不变解,揭示黑洞不是广义相对论的必然预言.重新导出行星轨道进动的方程,指出以往推导中的错误.实现了广义相对论引力理论与狭义相对论力学在弱场近似下的衔接.证明场方程的耦合常数并不唯一,可由原来的-8πG修改为4πG.揭示暗物质暗能量是物质的属性,而非独立的存在.给出一个活的、各方面正在逐渐加强的宇宙,与以往那个逐渐衰亡的宇宙形成宣明对比.     

计算机数值方法证明广义相对论的行星运动理论不成立

广义相对论对牛顿引力理论进行修正,在光和行星的运动方程中引入α/r~3的项。由于数学上的困难,目前计算引力场中光和行星轨道运动时都采用近似方法,导致许多重要信息丢失。广义相对论运动方程的轨道极点由一元三次方程确定,有一个或三个实数解。外太空恒星发出的光在太阳系引力场中的轨道是单极点的。本文的严格计算证明,该极点在离太阳中心约5549米的地方。因此外太空恒星发出的光要进入太阳内部被消融,不可能被地球人观察到,地球的夜空应当是黑暗的。然而事实并非如此,广义相对论的光在太阳引力场中的两个实验检验都不成立。精确数值计算结果表明,行星绕日运动轨道存在三个实数极点,第三个极点位于太阳内部施瓦西半径外0.3毫米的地方。行星沿两个相连的三极点类椭圆的轨道运动。因此如果广义相对论正确,行星必将沿小椭圆轨道进入太阳内部被毁灭,这显然与事实不符。恒星在星系中运动时,也存在相同的问题。按照现有广义相对论行星运动方程的近似解,另外一种近似的替代图像是,水星不进入第三极点,但轨道要发生严重的形变。水星绕日一周近日点距离增加9.4万千米,远日点距离减小7.4万千米。水星绕日一周轨道的半正焦弦要改变几千米,这种改变是不对称的和可以累加的,会导致轨道严重变形最终崩溃。由此产生的巨大反差,使广义相对论关于水星近日点进动的计算变得微不足道。然而天文观察并没有发现水星轨道有这样大的改变。本文最后证明,在牛顿引力理论中考虑狭义相对论效应,会导致水星近日点百年16.5″的进动。需要解释的只剩百年26.5″,广义相对论百年43″的计算结果误差达到38.4%。如果在地球参考系的岁差和章动,以及其他行星对水星的引力摄动的计算中也考虑狭义相对论效应,还会引起更大的进动值修正。因此广义相对论对水星近日点进动的计算实际上没有意义。在广义相对论的四个经典实验检验中,与引力场方程有关的三个实验解释都是错的。因此对牛顿引力理论的修正只能按狭义相对论的方式进行,广义相对论对牛顿引力理论的修正不可能是正确的,爱因斯坦弯曲时空引力理论不成立。     

广义相对论在实时空中的引力量子化的新进展

在瑞士洛桑世界实验室和意大利Bologna和Ferrara大学物理系工作的意大利国际著名物理学家Venzo de Sabbata教授关于广义相对论在实时空中的引力量子化进行了一系列举世瞩目的开创性研究。笔者将着重介绍这方面的一些工作，主要包括：1．在Einstein-Cartan理论意义下实时空中量子化广义相对论，即广义相对论加挠率，从物理学的观点来看，这意味阗引力论中引入自旋；2．创建了一种研究引力量子化的简洁数学工具，实时空的几何代数－多重向量代数，即在实时空中发展了一种旋量流形。     

广义相对论中的同时性定义

按照广义相对论时-空间隔的特性,同时性定义被严格地推广到广义相对论.同时性定义原是狭义相对论中的重要问题,过去一些文献将它推广到广义相对论时,忽视了广义相对论与狭义相对论在时空特性上的差别,因而在推广的过程中,出现了一些概念上或计算上的混乱和错误,影响了对广义相对论的正确理解.通过严格的论证,指出了这些混乱和错误,并予以了改正.     

普通物理相对论教学的几点思考

X相对论作为前沿内容已引入了高中物理新教材。基于这一现实,重新思考了普通物理相对论的教学——认为普通物理相对论教学应强调科学哲学、渗透科学方法、联系物理学史、了解前沿进展、关注多元理解。     

GPS静态绝对定位方程的相对论修正

分析了全球定位系统(GPS)的静态绝对定位原理.在认为地球周围的引力场为静态球对称分布、卫星质量忽略不计且作圆周运动、其他天体对时空结构的影响忽略不计的情况下,把地球引力场对定位信号传播的影响加以考虑,得到了更加严格的GPS静态绝对定位方程.同时对修正量作了估算,发现定位信号系统在地球引力场中传播的时空弯曲效应非常微弱,修正量约为毫米-厘米的量级.并且指出了现行全球卫星定位系统运用广义相对论对卫星钟进行修正的方法,在理论上与广义相对论的观测量理论不符.     

球对称引力场的引力效应

从测地线方程出发,推导出球对称引力场中的物体运动微分方程,得出考虑引力效应的角功量定律、毕耐公式、万有引力定律以及Kepler定律,论论了广义相对论经典运动速度及环绕速度的修正,为广义相对论的实验验证提供了4项新方法。     

引力与引力规范理论

作者就广义相对论中存在的问题和如何深入发展引力理论等问题阐述了看法。系统地讨论了目前发展起来的引力规范理论,并指出了对引力规范理论的深入研究将有助于引力理论本身的发展和四种相互作用的统一。     

极小时空的光速和相对论及某些新的量子力学方程

首先探讨微观时的相对论.对极小时空,光速应存在统计起伏.极小时空又联系于高能和高速.而且在高维柱形卷曲空间中光速是可变的和量子化的.由此讨论修改、发展相对论和量子论的可能的某些方法.最后提出存在势和相互作用时几种新的量子力学方程.       

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。     

激光短脉冲的高导数引力场

引入Teyssandier规律条件,求得线性高导数引力场方程的一般非静态解,利用高导数引入理论研究沿光波导传输的激光短脉冲产生的引力场,并与广义相对论的结果进行比较。