引力实验与理论研究新进展

在现有物理学的架构之下,理论物理学家们正在寻找一个合适的理论来涵盖4种基本相互作用,而对于引力基本性质的研究将是其中最关键的问题之一.因此进行引力规律的实验研究对人类认识和利用自然界具有深远的科学意义和社会现实意义,该领域的突破必将极大地丰富人们对宏观和宇观世界的认识.在这种基础物理实验研究过程中不仅需要好的物理思想和巧妙的实验方案,而且也极力追求各种实验技术和测量方法的极限.近年来华中科技大学物理系引力中心在引力实验与理论领域所开展的研究工作,包括万有引力常数G的精确测量、光子静止质量实验检验、亚毫米范围New-ton反平方定律实验检验以及宏观旋转物体等效原理的实验检验等均取得了一些积极进展.     

引力论的发展及其意义

自然界中存在着四种基本力(相互作用),即万有引力、电磁力、弱力和强相互作用力。地球对物体的引力,是我们屡见不鲜的现象。因此,人类对万有引力的规律的认识是比较早的,三百年前已发现了著名的万有引力定律。但引力理论的发展不如其他三种力那样深入和迅速。关于引力的本质问题,仍是物理学理论中的一个难题。举世闻名的大科学家牛顿(I. Newton, 1642～1727)和爱因斯坦(A. Einstein, 1879～1955)专门深入研究了万有引力,建立了相应的理论。本文以引力论的发展历史为线索,概述牛顿引力论和爱因斯坦引力论的形成过程及其意义,及近20多年来进行引力实验和探索新的引力理论的简况。     

如果在空间里只有一颗天体A,在距离为S的地方瞬间出现另一颗天体B。请问,在天体B出现的瞬间,天体A是即时受到了天体B的作用力,还是大于或小于S/c秒(c为光速)后才受到天体B的作用力?

<正>A:因为引力的作用强度过于微弱,到目前为止,人们还没有在实验室中直接测量出引力的传播速度,只能通过我们所使用的引力理论,间接测得它的传播速度。如果我们认为广义相对论是正确的引力理论,那么引力将会以光速传播。作为一个例证,人们通过对脉冲双星系统PSR B1913+16的观测,发现该系统的轨道在逐渐     

Kerr-AdS黑洞的复杂度

规范/引力对偶为人们提供了一个研究物理的全新视角.由规范/引力对偶可知,边界上的共形场论等价于其内部的Anti-de Sitter时空.这个对偶为人们研究边界共形场论带来了极大的方便.最近,Susskind团队提出了一个复杂度/作用量对偶假设:认为黑洞边界上态的量子计算复杂度等价于其在Wheeler-DeWitt片中的作用量.复杂度代表了进行量子计算的困难程度,这意味着黑洞也许与量子计算有联系,这也加深了人们对黑洞的认识.基于这个假设,考虑类光关节项的贡献,改进了Susskind团队的原有方案,更精确地计算了Kerr-AdS黑洞的Wheeler-DeWitt片的作用量增长率,最终得到了边界态复杂度的增长率.     

怎样认识引力

引力是一种基本的相互作用力,存在于一切具有引力质量的物体之间。从十七世纪六十年代牛顿开始对引力进行科学的研究,发表了万有引力定律;到1916年爱因斯坦发表广义相对论,人类对引力的认识经历了两个成就卓著的历程,到现在,可以说对引力的科学认识已     

彭加莱规范引力下的加速膨胀

20世纪末,通过对Ia型超新星的观测,人们发现了宇宙的加速膨胀,这违背了人们关于引力的根本认识.解释这一不可思议的现象成了宇宙学家的首要任务,理论学家提出了各种模型.在众多模型中,规范引力理论由于其坚实的理论背景而备受关注.本文作者主要的研究对象是彭加莱规范引力宇宙学模型,利用解析分析对这类模型进行了详细的研究和讨论.并通过将Ia型超新星的观测数据与该宇宙学模型的理论预测作对比,给出了模型参数以及系统初值条件的最佳拟合值,同时也给出了参数们相应的置信区间,限定了这类模型的参数选取.     

测不准关系与光频的引力红移

从广义相对论的引力势对时钟的影响出发，讨论了引力红移的半经典解释．运用引力势对时钟的影响及量子力学的测不准关系，计算了光频的引力红移，结果表明，由这种方法得到的引力红移量与人们预期的结果相符．     

非对称引力理论(NGT)概略

爱因斯坦的广义相对论自1916年创建以来经历了各种天文观测的检验而被人们认为是一种科学的、优美的引力理论。近二十年来,广义相对论得到了蓬勃的发展。中子星的形成和结构的研究,黑洞物理和黑洞的探测,引力辐射理论和引力波的探测,大爆炸宇宙学……成了它的广阔的应用领域。广义相对论作为一种引力理论本身也在发展。人们相信所有的物理场从根本上说应当用量子理论来描述。然而广义相对论却是一个纯经典的理论,因为在广义相对论的框架中可观测量——特别是度规张量——总是有确定的值的。过去的四十多     

自引力辐射体系的熵的引力坍缩

利用李立新和刘辽导出的黑洞视界附近的辐射态方程计算了约束在一个球盒形子中的自引力辐射体系（含有中心黑洞）的熵的上限，讨论了该体系的引力坍缩的合理模式，证明了这一坍缩过程是一个熵增加过程；在坍缩过程中，整个体系的熵的上限等于具有相同质量的黑洞熵，这一结果为黑洞熵的起源提供了一个合理的解释。     

经典力学与量子力学作用机制的本质区别与量子测量问题

一、宏观作用机制及客体的运动状态在经典力学中 ,我们讨论的相互作用力主要有引力、电磁力以及由此援引出来的弹力和摩擦力（机械力）等。说“援引” ,是因后二力也是起源于引力和电磁力。无论是对宇宙星体运动 ,还是日常的机构运动及电磁运动 ,我们均赋予了一个基本的前提假设 ,即相互作用力本质上是连续的、不间断的。也即在经典力学中 ,我们认为引力、电磁力及所有的机械力本质上均是连续的作用。连续作用（也即作用量子ｈ０）的设定 ,必然给人类认识世界、描述世界定下了一个与之相适应的基本特征。没有相互作用的世界是不存在的 ,人…     

一个新颖的尝试

爱因斯坦说:“一个假设愈简单,说明的问题越广泛,则这个理论愈会引起人们的注意。”读了庄一龙副教授的《物体质量的辩证关系》、《论斥力子的存在及其意义》等几篇有关“斥力子”的论文(以下简称《庄文》),对其中的有些观点,我谈谈自己的看法。 至今为止的物理学,其物质结构理论都建立在引力论的基础之上,无论是宏观物体,还是微观基本粒子,它们的质量都是和万有引力联系着的,质量越大,引力也就越大,绝对不会出现质量越大,引力反而愈小的情况。现在物理学中所说的反粒子,仅仅只是指粒子所具有的电荷、自旋、宇称的对称性,还没有人正式提出过反引力的物质粒子存在的模型。尽管只有引力物质存在的宇     

原子分子体系的引力效应

寻找完整的量子引力理论是目前理论物理中的前沿热点问题之一,而黑洞热力学和量子干涉仪探测引力效应被认为是正在形成的量子引力理论的两个重要的"实验区".前者通过将量子概念引入到广义相对论来检验二者如何结合,特别是量子力学幺正性将在这两个理论的结合中经受严峻考验;而后者通过量子系统在引力场背景中的演化来试验引力对系统量子属性的影响,在这一方面广义相对论等效原理在微观粒子领域将接受越来越严格的实验检验.目前,原子分子物理实验中出现了类似黑洞辐射的现象,然而,这些现象出现的理论机制还不是非常明确,究竟能否用目前已有的理论解释,或者还是需要构建新的理论来解释也是不清楚的,但是无论如何,这些现象的出现为实验研究量子引力理论打开了一扇窗户.另一方面,人们已经使用量子系统测量一些弱引力效应,这不仅为研究引力对量子系统的影响提供了便利条件,也为研究二者结合提供了一个好的突破口.本综述将结合我们近几年的工作,围绕原子分子体系中的强引力和弱引力效应来介绍和讨论这些问题.     

引力物理的现在和未来

引力普适性引力物理学是物理学各个分支中历史最长的一个。从牛顿发表《自然哲学的数学原理》算起,已经有301年的历史了。实际上,在牛顿之前,为了解释行星为什么绕着太阳旋转,早已有人提出太阳对行星有吸引力。牛顿的贡献首先在于认识到引力具有普适性,或万有性,即:任何物体无例外地都参与引力相互作用。牛顿意识到引力万有性,是在1684年底。该年11月,在《原理》的前身《论运动》的初稿中,牛顿还只考虑太阳对行星的引力,并没有考虑任何其他物体的引力。即认为,只有太阳有引力,     

竞争--垄断理论的演变及反思

人们对竞争-垄断理论的认识有一个过程，它随着市场经济的发展而不断深化。这一理论的最高认识成果属于马克思，西方经济学家的不同流派能适应市场经济发展需要而更新认识。     

人对苯分子结构的认识及研究

本文主要说明人们对苯分子结构的了解，经历了一个不断积累事实、揭露矛盾、加深认识的过程。     

试谈光学发展的辩证法

光是人们非常熟悉的东西,天天接触它,而且一时一划也离不了它。金色的朝霞,蔚兰的天空,郁郁葱葱的群山,万紫千红的花圃,这些都是与光联系在一起,都是由于光才把大自然点缀得如此美丽。人们在探索、认识自然界的规律中,经历了一个由不认识到认识,认识不深到逐步深化,从对个别事物的认识到普遍的规律性的认识的发展过程。光学的发生、发展就是人们对光现象的认识逐步深入的过程。光学从它的萌芽时期起,经历了几何光学,波动光学时期,     

浅谈老式机电设备再制造的思考和实践

中央提出"再制造产业"的概念,如何提高人们对"再制造产业"的认识,是将"再制造产业"由国家政策变为实际产业的一个重要环节,笔者根据多年来从事机电设备再制造的工作经验谈了自己的一些想法和认识,这是一个对"机电设备再制造"不断提升认识的过程,由"不自觉"的谋生手段,向"自觉"的产业制造发展的过程。     

谈谈物体的重量

物体的重量定义为“由于地球对物体的吸引作用而使它受到的力。”重量也叫重力,方向竖直向下,它是使物体产生重力加速度的原因。这就表明:重力是引力性质的。但重力并不是地球引力的全郎,而是引力的一个分力;就方向而言,引力指向地心,重力指向则与地心稍有偏离。一、地球对物体的引力根据万有引力定律,两个质点间的引力为:f=G((m_1m_2)/(r~2))。地球上的物体不很大时,可     

Q:正物质与反物质湮灭后,它们的其他能量如引力势能哪去了?

正A:根据量子场论,当一个粒子和自身的反粒子相遇,就会有一定的概率湮灭并以光子等形式释放出能量。但在量子场论中我们一般是不考虑万有引力的,而是将时空背景默认为是曲率为零的平直的闵可夫斯基空间(Minkowski space)。虽然物理学家们暂时还没有一个完整的量子引力理论,但我们可以利用广义相对论来理解这些湮灭过程所释放的能量的引力效应。这里我们不用牛顿的万有引力理论,是因为在经典力学中引力的来源是物体的质量,然而     

双度规引力理论中的引力红移与类星体

本文应用Rosen的双度规引力理论的引力场方程于球对称星的情形,假设球对称星中心处引力为零,在这一假设下解了Rosen方程,得出星体的内外度规无奇性,因之引力红移无上限。所以类星体的非常大的红移量可以看为是引力红移。提供了另一个对Rosen理论的判据方法。