Reissner-Nordstrm度规中电荷守恒时的引力质量亏损

引力场中的荷电粒子质量m不同于引力场外该粒子的原始静质量m_0,即在引力场中产生引力质量亏损.在球对称静态引力场(Schwarzschild度规)情况下,歌斯(Ghose)和柯马(Kumer)已讨论过,我们将其推广到荷电、静态、球对称场(Reissner-Nordstr(?)m度规,     

用Weyl坐标描述极大Schwarzschild几何

本文利用文献[1]给出的虚坐标方法证明,可以用Weyl坐标描述极大Schwarzschild几何。当采用Schwarzschild坐标时,一个质量为m的Schwarzschild粒子场的度规为     

量子引力束缚态

虽然弯曲时空中的Dirac方程在三十年代末就已讨论过,但均是共形不变的形式。由于r矩阵元处理的困难,直到1957年才得出了Cartan活动标架形式下零质量的Dirac方程。1966年Brill与Cohen进一步写出弯曲时空中非零质量的Disc方程并求得平面波解。前不久,Soffel得到了Schwarzschild度规中的Dirac方程,并用数值解的形式讨论了黑洞附近的情况。     

高速粒子在Schwarzschild场中的加速度

粒子在引力场中的运动,可用三种方式描述:(1)无穷远处的静止参考系;(2)运动粒子自身作为参考系;(3)引力场中的静止参考系。地球上测量自由落体属第三种。三种不同的描述方式可得到不同的表观结果。本文用第一和第三种方式求出高速粒子在Schwarzschild场中的重力加速度。并对所得结果略作讨论。1.运动方程 粒子在引力场中按短程线运动     

限制的3+1 Sine-Gordon方程的Lax表示

Sine-Gordon方程(SG)在非线性光学、超导、等离子物理与粒子物理等一系列领域中起着核心作用(参看文献[1]所列文献)。本文研究3+1 SG:的一类子方程,即限制的3+1 SG(见下文方程组(3))。从其Bcklund变换出发,借助Riccati方程,找到它的Lax表示。由此用田畴的方法,得到Miura变换与Darboux变换。     

爱因斯坦-麦克斯韦方程组的一个解

W.Kinnersley从形如g_(μv)=η_(μv)-2mr~(-3)·0σ_μσ_v(Kerr-Schild类型)的度规出发,选择一个特殊的坐标系,得到一个含4个任意时间函数的度规。此度规描述任意加速点质量的场,但场源是不带电的。G.C.Debney等人从形如g_(μv)=η_(μv) 2he_μ~3e_v~3的度规出发,讨论了     

含有高阶导数项的Einstein方程的一个旋转度规解

最近几年许多作者研究了含有高阶导数项(即各阶Gauss-Bonnet项)的Einstein方程,高阶导数项来自超弦理论在低能极限下的有效拉氏量。所有的作者只求得球对称解和宇宙解。本文用Newman的复坐标变换方法导出了旋转度规解。 含有Gauss-Bonnet项L_2的广义Einstein-Maxwell方程为     

宇宙弦的透镜效应

一、光线偏转角 对于无限长的直线宇宙弦,其外部度规为 ds~2=-dt~2+dr~2+(1-4μ)~2r~2dφ~2+dz~2, (1)这里μ为宇宙弦的线密度(以Planck质量/Planck长度为单位),并0<μ<1/4。在此度规中,光子的运动积分是     

两个schwarzschild黑洞场迭加对视界固有面积的影响

前文(科学通报,28(1983),12:716)讨论了两个Schwarzschild黑洞场迭加的时空结构,并得出了视界面积可以减少的结论。本通讯计算了视界固有面积并得到了相同的结论。 设有两个分别位于Weyl坐标系ρ=0,z=0与ρ=0,z=Z的Schwarzschild黑洞m_1和m_2。根     

四维静态伪Riemann时空中的Bose子束缚态

近年来,一些作者对Schwarzschild时空和Kerr时空中Bose子束缚态的问题进行了探讨。已经证明,在Schwarzschild时空中不存在Bose子束缚态。本文试图把这个结论推广到一般四维静态伪Riemann时空。计算证明,对于渐近平直并存在非简并视界的时空,如宇宙监督原理成立,在Bose子能量ω≠0的情况下,确实不存在束缚态解;而对ω=0的情况,则依赖于度规的具体形式,只有在一些特定时空,如Schwarzschild时空中,才可予以严格证明。     

具有色荷、磁荷、电荷的一类任意加速天体的引力场

Kinners1ey给出了一个含四个参量的度规,它描述任意加速带电点质量的引力场。本文作者曾对耦合SU(5)Einstein-Yang-Mills-Hisgs场方程的解进行了研究,并得到一个含四个参量的度规,它给出静态荷色、荷     

与爱因斯坦宇宙学常数相关的狭义相对论:评介德西特不变和反德西特不变狭义相对论

通常的狭义相对论是在庞加莱变换下不变的,它的基本度规为闵科夫斯基时空度规,该度规满足没有宇宙学常数L的真空爱因斯坦方程.本文指出:L10时的狭义相对论是德西特/反德西特不变狭义相对论.求解L10的真空爱因斯坦方程,得到这种拓展的狭义相对论的基本度规是陆启铿-邹振隆-郭汉英1974年提出的Beltrami度规;用欧拉-拉格朗日方程证明Beltrami时空的自由粒子运动是惯性运动.本文求出了德西特/反德西特不变狭义相对论的全部凯林(Killing)矢量,证明了Beltrami时空是最大对称性空间,导出来全部守恒量.构造了理论的正则形式,发现了正、负正则能量的色散关系的不对称性;实现了正则量子化,导出了相对论性波方程,从而建立了德西特/反德西特不变的相对论量子力学.简要介绍了通过天文观测原子(或离子)能级劈裂来探测精细结构常数a改变的实验.实验结果在4~5σ置信度内否定了庞加莱不变狭义相对论的预言,发现在z≈{1~3}处ɑ_z≠ɑ_0.由于原子或离子能级的精细结构是相对论量子力学的结果,所以观测实验支持在红移z≥1的狭义相对论量子力学中的L修正不可忽略.这是对德西特/反德西特不变狭义相对论的实验支持,是超出现有物理学标准模型的新物理.     

度规的量子涨落对宇宙演化的影响

修改引力最一般的方法,是考虑用里奇标量的一般函数代替爱因斯坦-海森伯作用量,也即f(R)理论.本文即根据海森伯的度规非微扰量子化方法,提出了一种新的修改引力理论,即把度规算符分解为经典部分和量子涨落部分,得到修改引力的场方程和守恒方程.应用到Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker时空,得到修改的弗雷德曼方程.由于度规的量子涨落,在一定条件下,可以实现反弹宇宙;或者在暗能量主导的时期,宇宙的膨胀速度也可能减慢,并根据物理条件,对相关参数进行了必要的限制.我们不仅分析了度规的量子涨落对辐射和尘埃演化时期的影响,而且还给出了量子涨落对暴涨参数——如慢滚参数、光谱指数和原初曲率扰动谱的修正.     

含宇宙项Λ的新球对称内解

多年以前,一类新的Schwarzschild内解已由Florides提出,最近Kofinti又对此进行了深入的讨论。这些解是静态的,球对称的、以及规则的(处处连续可微),并且在边界上光滑地与Schwarzschild外解连接在一起。Florides的新解的条件是能量-动量张量的径向分量T_1~1为零,当然切向应力T_2~2及T_3~3不为零。若取r_0为物质分布的半径,M是外解中的Schwafzschild     

关于Reissner-Nordstrm黑洞与Bose子束缚态问题

在文献[1]中,我们在引力中心质量M大于其电荷Q的条件下,讨论了Reissner-Nordrstrm度规中的Klein-Gordon方程。我们利用量子场论中标准的正则化方法,将方程化为哈密顿形式。然后利用泛函分析中算子谱的分析方法,对哈密顿量进行谱分析。结果表明,Reissner-Nordstrm黑洞与玻色子不能构成量子引力束缚态。     

算子的酉扩张

本文中讨论Hilbert空间或不定尺度空间上算子的酉扩张问题。假设T是Hilbert空间H上压缩(或有界)算子,如果存在Hilbert(或不定尺度)空间H_1,H_2以及从HH_1到HH_2上的酉(或按不定尺度为酉)算子U,使得T=P_HU|_H(P_H是HH_1向H的投影)就称(U,H_1,H_2)(或(U,H_1,H_2,J_1,J_2),J_i是H_i的度规算子)在Nalmos意义下T的一个酉扩张。进一步,如果H_1=H_2,T~n=P_HU~n|_H,n=0,1,2,…成     

宇宙常数■≠0的平面引力波

本文在弱场近似条件下研究宇宙常数(?)≠0的平面引力波,得到一些新的物理结果。弱引力场度规g_(μν)=G_(μν)+h_(μν)。G_(μν)为闵可夫斯基度规。在弱场近似下Ricci张量=     

扩展的Einstein方程及约束条件

经过变分导出,经典EM方程组(1)或作用积分(3)和时空维数D无关,只要D≥4,经典EM方程一般形式的严格解是Kerr-Newman-de Sitter度规。 EM方程的严格解存在本征奇异性和坐标奇异性。要避免这些缺点,人们企图修正EM方程。办法是在作用积分(3a,b)中或EM方程(1a)中加入真空极化修正项,真空极化修正项     

关于具有质量的杨-米尔斯方程

一、引言关于四维吋空中杨-米尔斯方程是否存在具有限能量又无奇点、且场强在无限远处为0的静态解,是规范场研究中大家关心的一个问题。到1976年,Deser得出:除n=5外,n维时空(指度规为ds~2=-dx+dx+dx+…+dx_(n-1)~2)中紧致群规范场方程不存在具有限能量又无奇点,且场强在无穷远处适当快地趋于0的静态解。这里,特别令人注意的是四维     

关于电磁场与引力规范理论

张元仲、郭汉英曾经为讨论引力规范理论与GR三大验证的问题,在作了一个假定——引力规范理论中的电磁场仍为U(1)规范场后,讨论过引力规范理论中的电磁场问题。但他们并未涉及到这时引力场本身的结构问题,本文作这方面的讨论。我们导出存在电磁场时的引力规范理论场方程,证明当空间中有非零电磁场时,则不存在无限远处化为平直度规的球对称静止无挠解。这与GR的情况是不一样的,包含了新的内容。