应用Gauss-Bonnet定理研究 Janis-Newman-Winicour虫洞的光线引力偏折

本文研究弱场极限下Janis-Newman-Winicour(JNW)虫洞所致的光线引力偏折.以谐和规范为基础,首先推导了JNW虫洞在谐和坐标系下的精确度规.进一步采用Gibbons和Werner所倡导的几何方法,将Gauss-Bonnet定理应用于该引力场对应的光学度规上,获得了JNW虫洞赤道面内光线的三阶引力偏折角的解析式.对于史瓦西几何,所得的偏折角与广义相对论中的方法得到的结果一致.     

宇宙弦中超导电流的磁效应

本文研究了宇宙弦中超导电流的磁效应以及度规函数和超导电流之间的关系。研究表明:超导宇宙弦外部时空相当于一种磁化率为μ(r)的磁介质;当光线经过超导宇宙弦时,产生偏折。同时,在弱场近似下,也讨论了超导宇宙弦的引力场度规和当光线经过宇宙弦时所产生的偏折角。     

对牛顿万有引力定律的一种可能的修正

本文对牛顿万有引力定律提出了一种非黎曼几何的相对论性的可能修正公式。并且只用三维平直空间的简便数学方法,得出了近日点进动、引力红移、光线偏折和雷达回波延迟等引力效应。结果与用黎曼几何表述的广义相对论和实际观测相符。     

Born-regulated理论中的光线偏转

根据爱因斯坦的引力场理论,当光线通过引力场时受到引力的作用而发生偏转.对光线在引力场中偏转的研究有助于解决引力透镜问题,对研究宇宙中的暗能量也是有意义的.根据Born-regulated引力理论的时空度规来研究光线偏折.推导Born-regulated理论中的光线偏转角为Δφ≈4Mrmin-4Mrmin49k2βr6min.很明显,结果显示当β→0和k→0时,Δφ→4Mrmin,这正是由爱因斯坦理论推导出的结果,说明当参量β→0和k→0时,Born-regulated理论回到爱因斯坦的广义相对论.     

挠率-物质非最小耦合f（T）引力中无奇异物质的虫洞

虫洞是设想中连接遥远时空区域的隧道.在广义相对论中,虫洞只能由违反能量条件的奇异物质支持.而本研究考虑在挠率-物质非最小耦合的f(T)引力中,由非奇异的物质支持的虫洞.研究发现,挠率与物质的非最小耦合确实能支撑虫洞的打开.然而,就几何角度而言,为使虫洞时空渐进平坦,耦合的物质密度必须在大半径处迅速衰减.否则在有限远处,或是度规变号,或是虫洞无法有效嵌入于四维欧氏空间,这些都会导致虫洞只有有限大小.另-方面,支撑虫洞的物质源只在喉的某个邻域内满足类光能量条件.因此,当前模型中的虫洞只有有限大小,无法扩展到整个时空.     

对角度规谐和条件下不存在引力辐射和引力波

证明了在对角度规谐和条件下,在不存在引力辐射和引力波,并对Ｂｏｎｄｉ引力平面波和引以立波进了讨论。     

一类渐近平直的五维Kaluza-Klein时空解及引力源的探讨

对于一般的谐和函数给出了度规函数Γ、引力势和标量势的明晰的形式.通过分析它们的渐近行为得到了与谐和函数相关的额外的引力质量和标量荷贡献.     

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。     

推广最小光程原理并重新计算光在太阳表面的引力偏折

推广了最小光程原理. 假定如果选取全局时间对准的坐标系, 即度规场满足 g₀i=0, 则光的真实路径使坐标时差取极小值. 据此重新得到光经过太阳表面的 引力偏折角α=4GM/r=1.75″, 与假定光沿测地线运动导出的结论相同. 这实质上是在广义 相对论条件下, 对不存在超光速粒子的有力支持. 此外, 还提供了一种计算光传播路径的方 法.     

相对运动体系的对称变换及引力场

针对真空中波动波源和接收者之间相对运动所导致的频率偏移需满足相对运动对称性条件的问题,通过引入对称因子,构造了高速相对运动体系的对称变换.考虑引力场作用时,受引力传递有限速度的推迟影响,需考虑相对运动的对称性条件.在2个质量体相互高速运动时,参考电磁场的洛伦兹变换,对经典牛顿引力定律的推迟势进行对称变换,推导出额外的质量引力作用,以分析经典理论无法解释的引力现象,包括水星近日点的反常进动,光波频率在引力场中的偏移、光线在巨大质量引力作用下的路径弯曲、引力辐射等.所得到的水星进动、引力辐射结果和广义相对论一致,光线偏折则不同于传统理论的结论,有待实验观测进一步验证.     

Reissner—Nordstro¨m度规场中光子轨道的引力偏转

采用后牛顿近似方法讨论了Reissner—Nordstro¨m度规场中光子轨道的引力偏转,给出了电荷量Q对光子偏转角度的影响,当电量为0时所得的一阶、二阶修正项与不带电天体的结论一致,该课题对于研究荷电天体的引力效应以及黑洞的奇异时空性质有重要意义。     

谐和条件下的对角度规引力波方程

由于Ｂｉａｎｃｈ恒等式限制，要得到引力场方程的确定解必须辅这以坐标条件。本文在Ｖｉｅｒｂｅｉｎ表述的局域Ｌｏｒｅｎｔｚ群引务规范理论框架内，给出了谐和条件下的对角度夫引力波方程，并对一些特殊情况进行了讨论。     

布喇格衍射光强与偏转角度特性研究

基于声光效应,在布喇格衍射条件下,研究一种布喇格衍射光强与偏转角度调制方法。在共轴平面光路系统中,通过一个中间介质,使其改变一种光学透明介质平面与光轴的夹角,实现对激光束及布喇格衍射光强与偏转角度调制,并给出光强大小与角度变化关系。     

对-谐条件下纯引力纵波的不存在性

严格证明了在Ｖｉｅｒｂｅｉｎ表述的局域Ｌｏｒｅｎｔｚ群引力规范理论中,对于对角度规谐和条件（对谐条件）下的纯引力纵波,其对应的ＲｉｅｍｉｎｎＣｈｒｉｓｔｏｆｅｌ（ＲＣ）曲率张量的所有分量为零．即在该条件下不存在任何形式的纯引力纵波和纯曲率纵波．     

对角度规引力场的能量动量

藉助文献［１］的方法，证明了对角静态度规分量ｇ４４与此类度规所对应的引力场超势分量无关，即ｇ４４对这类引力场的能量动量没有贡献。因而在计算这类引力场的能量动量时仅需计算ｇ１１，ｇ２２，ｇ３３。具体讨论了包括Ｂｒａｎｓ－Ｄｉｃｋｅ理论在内的几种对角静态度规所对应的引力场的能量动量，最后给出了行波对角度规（非静态）引力波的能量和能量密度表达式，并证明了纯引力纵波的能量和能量密度恒为零。而纯引力横波的能量和能量密度则一般不为零。     

Dark matter maps reveal cosmic scaffolding

Ordinary baryonic particles (such as protons and neutrons) account for only one-sixth of the total matter in the Universe. The remainder is a mysterious 'dark matter' component, which does not interact via electromagnetism and thus neither emits nor reflects light. As dark matter cannot be seen directly using traditional observations, very little is currently known about its properties. It does interact via gravity, and is most effectively probed through gravitational lensing: the deflection of light from distant galaxies by the gravitational attraction of foreground mass concentrations. This is a purely geometrical effect that is free of astrophysical assumptions and sensitive to all matter--whether baryonic or dark. Here we show high-fidelity maps of the large-scale distribution of dark matter, resolved in both angle and depth. We find a loose network of filaments, growing over time, which intersect in massive structures at the locations of clusters of galaxies. Our results are consistent with predictions of gravitationally induced structure formation, in which the initial, smooth distribution of dark matter collapses into filaments then into clusters, forming a gravitational scaffold into which gas can accumulate, and stars can be built.     

行波对角度规谐和条件对应于平直时空

严格证明了在Ｖｉｅｒｂｅｉｎ表述的局域Ｌｏｒｅｎｔｚ群力规范理论中,行波对角度规谐和条件下的Ｒｉｅｍａｎｎ－Ｃｈｒｓｔｏｆｆｅｌ（Ｒ－Ｃ）曲率张量的所有分量为零,即在该条件下时空平直,不存在任何形式的引力波和曲率波。     

空-地卫星光通信系统中超前对准问题的研究

推导大气光路方程,引入物理名词蒙气差,分别计算上行链路及下行链路的偏转角,说明偏转角存在的原因并提出消除偏转角的可行性方法:通过提高发射角使其光线偏转后能精确对准.     

重力和离心力耦合作用下高速轴径向变形分析

跨距较长的轴在自身载荷作用下产生较大的挠度,进而导致轴高速旋转时离心力沿中线分布不均匀,从而加大了轴的挠度.在重力和离心力耦合作用下,轴端翘起导致轴端与密封件的磨损严重.本文提出了一种利用有限元分析模拟重力和离心力耦合作用下高速轴径向变形的方法,并将其应用于高速轴的设计中.结果表明,在2000 r/min的额定转速下,轴端的径向变形量达到64μm.通过优化轴承的位置,使轴端的径向变形量下降为1.8μm,有效的降低了密封件的磨损.最后,利用模态分析,发现改进设计后轴的额定转速有效的避开了其各阶临界转速.