反引力——一个狂妄的想法?

引力(或曰万有引力)是自然界中普遍存在的一种力,人类得以站在旋转的地球上从事各项活动,而不至于堕入茫茫太空,正是凭借着引力的作用.在古代神话和现代科学幻想小说中常常有抵消引力的描述.然而,在当代最有效的引力理论——爱因斯坦的广义相对论中几乎没有容许反引力存在的余地.不过,许多物理学家相信,广义相对论的引力理论尽管取得了成功,但     

几种主要的宇宙学模型

尽管研究宇宙整体的结构、运动和演化是自古以来人类最关心的课题之一,但是直到正确的引力理论建立以前,获得科学的宇宙理论是不可能的.牛顿的引力理论在研究一般天体运行的问题上是强有力的,并且与观察符合得相当好.但在考虑宇宙学问题时却出现了许多不可克服的困难.爱因斯坦的广义相对论是更完善的引力理论,1917年他的著名论文《用广义相对论对整个宇宙的考察》通常被认为是近代宇宙学在理论上的先声.在该文中他第一次提出了有限无边的宇宙模型,向传统的时空观提出了挑战.在广义相对论的影响下,许多其他的引力理论纷纷被提出,并出现了各式各样的宇宙模型。1929年,哈勃(Hubble)发现了星系的视星等与     

广义相对论揭示奇异宇宙

正爱因斯坦准确预测了黑洞、引力波和宇宙膨胀。爱因斯坦刷新了时间和空间概念,他的理论所预测的无比奇异、无比宏大的宇宙挑战着人类想象力的极限。诞生在瑞士一家专利署、成熟于德国柏林的广义相对论,是根植于对引力更深层面的新理解而提出的、有关宇宙的一种开创性理论。     

广义相对论及其实验基础

阿尔贝特·爱因斯坦是当代最伟大的物理学家.他在1915年创立的广义相对论是关于时间空间性质与物质及其运动相互依赖关系的学说,是建立在广义协变要求和黎曼几何基础上的引力理论和宏观物质运动理论。这一理论不仅对牛顿力学的核心内容(牛顿动力学和万有引力公式)给予了统一和深刻的解释,还预言了牛顿力学所不能解释的新的引力效应,并为以后的实验所证实。广义相对论就其创造性和理论内     

广义相对论的第五个实验检验

美国斯坦福大学打算于1990年进行绕地轨道上的陀螺仪的进动实验——广义相对论的第五个实验检验,自从爱因斯坦于1915年提出广义相对论以后,在近七十年之中已进行了四个经典实验验证。早期提出的广义相对论的三大经典实验验证是光谱线的引力红移、太阳引起的光线编折和内行星轨道近日点的进动,     

利用人造行星验证广义相对论

1916年爱因斯坦建立的广义相对论依靠了两大支柱:等价原理和引力理论。等价原理在实验室中,通过测量引力质量与惯性质量之比为一常数,已经被证明是成立的,其精确度达到10~(-12)。但对引力理论的验证,在地面上虽然通过观测高密度星体得到了与广义相对论预言相符合的结果,但用实验方法进行验证还几乎没有进行过。     

引力透镜现象——探测宇宙的一条新途径

1915年11月爱因斯坦完成了广义相对论。根据这一理论,他预言,在太阳边缘,光线将会出现1.7角秒的偏转。1919年,著名科学家爱丁顿率队在几内亚湾的普林西比岛对5月29日的日全食进行照相观测,首次发现远方的星光     

编者按

<正>2015年是爱因斯坦提出广义相对论100周年.广义相对论的提出是人们对时间、空间和引力本质认知质的飞跃.100年来,广义相对论经历了时间的考验,从亚毫米到太阳系的尺度,广义相对论得到了精确的检验.甚至在宇宙学的尺度上,该理论也得到了检验.广义相对论对引力理论、相对论天体物理和现代宇宙学的发展起到了极其重要的作用.广义相对论最惊奇的预言之一是黑洞的存在.现代天文观测表明银河系中就存在这种非常特殊的天体.     

百年史话:引力的“前世今生”

正从牛顿万有引力公式到爱因斯坦的广义相对论,人们对引力的认识经历了一个曲折的过程。借引力波爆刷科学家朋友圈之际,小编一并梳理了300年来人类对引力发展的认识过程。1687年:牛顿引力艾萨克·牛顿出版的《自然哲学的数学方法》一书中对引力进行了全面描述。这为天文学家预测行星的运动提供了精确手段,但它并非没有瑕     

引力波探测的科学意义

<正>前面所载三篇文章原刊于今年3月6日发行的美国《科学》杂志,系该刊为纪念爱因斯坦创建广义相对论100周年而发,其内容涉及引力波及其探测问题。爱因斯坦于1913年确定广义相对论的纲要,于1915年建成此理论体系,其总结性论文《广义相对论基础》则于1916年发表。1918年,爱氏凭藉对广义相对论的引力场方程积分的近似方法,推导得出引力场的平面波近似解,从而作出引力波存在的科学预言。但是,能否导出引力场波动的严格解,曾一度为人们所怀疑,甚至也引起爱氏本人的疑虑;1936年,爱     

广义相对论是怎样被验证的

爱因斯坦提出广义相对论之后,绝大多数科学家都不相信这个理论,因此必须提出验证的方法.爱因斯坦当时就指出,通过测量和计算行星轨道近日点的进动,引力场中光线的弯曲,星系光谱线的引力红移等三项观测和实验可以验证广义相对论.后来科学家又从雷达回波延迟和脉冲双星观察等实验也证实了广义相对论的正确性.     

·能探测出普朗克长度距离的时空涨落吗？

包罗万象的理论(Theory of Everything)是企图将爱因斯坦的广义相对论对引力的描述和量子力学统一成为一个成功的量子引力学说。无论这种理论最后以什么面目出现,预计量子物理和引力都将在10 35 m这个所谓的普朗克长度上结合成为一个不可分割的整体。但这一长度实在太小,任何常规的显微镜或庞大的高能粒子对撞机都无法直接观测到。     

爱因斯坦并不是孤独的天才

正鲜为人知的年轻同事帮助了爱因斯坦完成了广义相对论,两位科学史教授米歇尔·詹森(Michel Janssen)和于尔根·雷恩(Jürgen Renn)解释道。一个世纪前的1915年11月,阿尔伯特·爱因斯坦在柏林普鲁士科学院的会议文集上发表了仅4页的广义相对论短文。这个具有里程碑意义的理论通常被看作是一位孤独天才的工作。事实上,爱因斯坦接受了大量朋友和同事的帮助,其中大多数人并不为人所     

爱因斯坦科学哲学中的实在论和约定论——爱因斯坦——石里克通信(下)

2.约定论和“空穴概念”致使爱因斯坦离开马赫和转向石里克的不只是哲学上的变幻莫测。1915年,一个至关重要的哲学问题的解决,使得爱因斯坦易于接受石里克的约定论立场;这就是“空穴概念”(“Lochhetrachang”),即the problemof the “hole argument”。早在1913年,爱因斯坦就曾考虑过这种正确的广义协变场方程——广义相对论的数学核心,但他拒绝接受它们,因为这种协变场方程对于“空穴”,即没有     

广义相对论和引力理论的变革--相对论百年札记之二

发端于百年前的爱因斯坦相对论体系。包括狭义相对论、广义相对论和宇宙论，引起有关空间和时间、物质和运动、引力和宇宙等领域一系列重大进展。当前这个体系却面临着变革。有关暗宇宙观测数据的分析，是以爱因斯坦场方程和宇宙学原理为基础的。然而，结果却向以相对论和量子理论为基础的现代物理学提出重大疑难。这是物理学面临的空前挑战。     

试论科学抽象形式及相对论的创立

相对论是阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)本世纪初的伟大发现。他的挚友英菲尔德(L.Infeld)说:爱因斯坦少年时期就曾想过,若有人跟着光线跑并努力赶上它,会发生什么?一个人关在自由落体的升降机里,又会发生什么?带着这些问题,他刻苦钻研,经过“十年沉思”,1905年发表《论动体的电动力学》,提出狭义相对论;两年后设计升降机“实验”,又经历八年思索到1915～1916年才宣告广义相对论诞生,初步建立起相对论的理论体     

关于黎曼曲率张量的一种物理描述

爱因斯坦的广义相对论被认作20世纪最卓越的引力理论。它的表示体系的数学形式,是抽象的黎曼几何及其张量分析,因其艰涩难懂,热衷者不多;特别由于它的实验验证事实只有水星近日点进动、光线偏转等寥寥几个,而且又都是大尺度上的天文观测,并非轻而易举,因此长期以来,人们对爱因斯坦赋予广义相对论的抽象数学形式的物理思想尚未深信不疑。时     

引力是左旋性的吗?

引力是左旋性的吗?两位英国学者认为这一问题可望在2013年获得答案。广义相对论描述大尺度下的引力作用,而在小尺度下则需要应用量子引力理论,但首先,物理学家们必须理解引力子——一个媒介引力的假想的量子粒子。     

宇宙是个放大镜

现代宇宙学,是爱因斯坦创立广义相对论后,把广义相对论应用于宇宙学研究而开创出来的。在全球科学界纪念爱因斯坦逝世50周年之际,美国天文学家对他100年前提出的广义相对论的一个推论进行了首次印证。     

一颗恒星的死亡重播

<正>除了极小一部分空间外,宇宙中遍布着引力,它们无处不在。在强大的引力场中,光线也会发生弯曲,而一个巨大的星系或者星团,就能让宇宙中的星光"不走寻常路"。1915年,伟大的阿尔伯特·爱因斯坦提出了现代物理学的奠基之作——广义相对论。其中,爱因斯坦预言了一种现象——由于时空在大质量天体附近会发生畸变,使光线在大质量天体附近发生弯曲(光线沿弯曲空间的短程线传播)。如果在观测者到光源