Poincare—Chetaev变量下非线性非完整相对论系统的运动方程

研究Poincare-Chetaev变量下非线性非完整相对论动力学系统的运动方程。首先,由相对论性D‘Alembert-Lagrange原理导出Chaplygin型方程、Nielsen型方程和Appell型方程;其次,研究Chaplygin方程与Appell方程的等价性问题;最后讨论了相对论分析力学与经典分析力学之间的关系。     

Poincaré-Chetaev变量下非线性非完整相对论系统的运动方程

研究Pomcare-Chetaev变量下非线性非完整相对论动力学系统的运动方程.首先,由相对论性D'Alermbert-Lagrange原理导出Chaplygin型方程、Nielsen型方程和Appell型方程;其次,研究Chaplygm方程与Appell方程的等价性问题;最后讨论了相对论分析力学与经典分析力学之间的关系.     

描述带电质点或粒子在电磁场中的相对论力学方程的分析

介绍了相对论力学方程,并将该方程用于带电质点或粒子在电磁场中的运动时的K-G方程。同时指明非相对论性的薛定谔方程在电磁场中所取的形式。     

相对论性广义Boltzmann-Hamel方程及其正则形式

本文建立了相对论性分析力学的普遍中心方程,导出了非线性非完整力学系统准坐标下的相对论性广义Boltzmann-Hamel方程,并建立了非线性非完整力学系统的Boltzmann-Hamel形式的相对论性正则方程,最后讨论了线性系、保守系、完整系和非相对论情况。     

论四维弯曲时空中的正则方程及量子力学原理

根据哈密顿原理,利用等时变分法推导出四维弯曲时空中的测地线方程﹑拉格朗日方程﹑哈密顿正则方程以及拉格朗日函数与哈密顿函数。这些推论与广义相对论相对应的结论一致;过渡到非相对论时,其结论与经典力学一致。同时,根据哈密顿正则方程及相对论性矩阵力学,推导出四维弯曲时空中的矩阵力学方程。     

理想量子气体高温条件上对论熵变

在理想量子气体和相对论概念的基础上,根据相对论的态密度和量子统计的粒子数密度、能量密度的结论,通过严格的理论推导,得出理想量子气体在高温条件下的相对论性的状态方程、热容量以及等压、等容、等温三种过程的熵变;并将经典理想气体、非相对论理想量子气体、相对论理想量子气体在高温条件下的熵变相比较,指出非相对论理想量子气体与经典理想气体的差异在于描述微观体系的波涵数的对称性,相对论理想量子气体与非相对论理想     

理想量子气体高温条件下的相对论熵变

在理想量子气体和相对论概念的基础上 ,根据相对论的态密度和量子统计的粒子数密度、能量密度的结论 ,通过严格的理论推导 ,得出理想量子气体在高温条件下的相对论性的状态方程、热容量以及等压、等容、等温三种过程的熵变 ;并将经典理想气体、非相对论理想量子气体、相对论理想量子气体在高温条件下的熵变相比较 ,指出非相对论理想量子气体与经典理想气体的差异在于描述微观体系的波涵数的对称性 ,相对论理想量子气体与非相对论理想量子气体的差异在于相应的态密度的不同 ;阐明高温条件下相对论理想量子气体的熵变在量子统计领域中的先进性以及对聚变核反应中高温电子气的应用前景     

“相对论性量子力学”是否真的存在

"相对论和量子力学是互相对立的",这句话曾出现在联合国教科文组织的《世界科学发展报告》之中;许多著名物理学家对此也有类似的阐述。然而有一种流行的看法认为:在早期已有P.Dirac创建了相对论性量子力学,并且它优于E.Schr?dinger提出的非相对论性量子波动力学。许多人认为Schr?dinger方程(SE)只能在低速(v?c)条件下使用,而Dirac方程(DE)才是无此限制的方程,因而更加精确。也有人认为,量子场论(QFT)已经实现了狭义相对论(SR)与量子力学(QM)的融合。本文认为上述观点似是而非,实际上是错误的。SE在分析处理光纤方面的成功,证明它能用于由光子扮演主要角色的物理过程,而光子却不是什么低速粒子。计算数据已证明SE的高精确性和应用上的广泛性。至于DE,它的推导虽非像SE那样直接从Newton力学出发,但也不是真正使用了SR的时空观和世界观。DE推导源于有关质量的两个方程——质能关系式和质速关系式,但它们均可由相对论力学出现前的经典物理推出;并且在事实上质能关系式在1900年即由H.Poincarè提出,质速关系式在1904年由H.Lorentz提出;因此,实际上DE的推导并非从相对论出发。既然DE与SR并无必然的联系,说它"代表SR与QM的结合"即不可接受。其实SE与DE只是两个不同的波方程,各有特点,都可应用;但两者的关系并非互不相容。本文指出Dirac的科学思想有其发展变化过程,晚年时他反复强调"要使相对论和量子力学一致存在真正的困难",而包括量子电动力学在内的QFT的成功"极为有限",根本不足以描述自然界。S.Weinberg其实早就看到理论物理学有大问题,例如对Lorentz变换不变性的要求根本不是QM能够满足的。可以说,几十年前使Dirac"伤透脑筋"的问题(无法使相对论与量子理论融合一致)今天仍然存在,而这是理论物理学陷入迷茫的重要原因之一。     

类氢离子电离能的相对论性计算

给出了以相对论动力学方程取代牛顿力学方程而形成的相对论性玻尔类氢离子理论,在此基础上给出了类氢离子电离能的相对论性计算公式,对实验上已观测到的36个类氢离子的电离能进行了具体计算,计算结果与实验值的误差远小于玻尔理论或量子力学理论的误差.     

关于相对论力学力和加速度方向关系问题的讨论

在相对论力学中,力和加速度的方向是不一致的,本文通过从相对论动力学方程和从某一实例,对相对论力学中的这一特性作了具体的论述。     

行星际日冕物质抛射中的磁流体波动观测

日冕物质抛射（CME）是最大尺度的太阳活动现象,灾害性空间天气的主要驱动源．行星际日冕物质抛射（ICME）中的等离子体波动性质与ICME的演化密切相关．由于ICME中的平均磁场较大,其中的Alfven低频扰动研究较少．前人的研究只分析了0．3AU和0．68AU处的个别ICME中的Alfven波动．ICME在1AU处的Alfven波观测较少．本文对第23太阳周1995—2006年期间所有引起大磁暴（Dst≤－100nT）的单个ICME事件进行统计分析,结果表明：（1）大约30％的ICME中长时间存在Alfven波（超过ICME持续时间的30％）;（2）约一半的ICME的鞘层中存在快磁声波;（3）所有ICME中都存在短时间段的慢磁声波．这些观测结果为研究CME在行星际传播过程时其中的Alfven波演化机制及其动力学演化提供了观测基础．     

波粒二象性理论与波速问题探讨

速度是宏观的概念;在量子力学中速度表示什么,本来无法回答。在半经典理论中,为重新定义速度,可取v→=▽S/m[m是粒子质量,S满足ψ=Aexp(j S/h)]。这样虽建立了速度与波函数的联系,却不是波科学中必需而有用的波速概念。真空中光速c是一个普遍性基本物理常数,量子力学显然也需要这个参数,亦即新波动力学需要这个物理量。从人类实践过程和结果看,科学家若企图确定c的最精确值,必须依靠标量方程c=fλ这样的标量描述才能实现。现代物理学认为波速度(相速vp、群速vg)是标量而非矢量。波动具有独特的科学性质,其规律与经典力学不同,它需要量子力学支持,又不等同于严格的量子力学。目前尚无单独一个理论能完美解释波科学问题,处在经典物理和量子物理并用的局面。电磁场的量子化过程为光的波粒二象性提供了基本的数学诠释,即连续展布于空间的电磁场在量子化后得到光子。尽管如此,"光子是什么"的难题仍困扰着科学家。通常认为电子的物质波是几率波,光子的波动是电磁波而非几率波。但在分析处理双光子纠缠时又在使用几率波理念,这样光子的波是什么仍未解决。另外,电子几率波与Schrdinger方程对应,但有一种观点认为光子几率波尚无可对应的波方程。另一方面,物质波相速的物理意义并不清晰;而de Broglie波的相速是超光速的,对此还需要更多的说明。类似的许多例子表明,波粒二象性仍是现代物理学中的一个待解之谜。最后,近年来对负波速(NWV)的研究既使波科学更加丰富,也为发展理论思维提供了新的契机。     

单模光纤中光孤子通信的研究

主要从单模光纤传输模型——常系数和变系数非线性薛定愕方程出发，运用最近得到发展的求精确解的扩展的双曲函数法、F-展开法、基于AKlVS技术的DarbOUX变换方法等方法和求数值解的Adomian分解方法，求得了孤波解，研究了基本光孤波和双孤波在单模光纤中的传输情况，为进一步实现超高速、大容量的光信息传输提供一定的理论依据．     

负Goos-H？nchen位移的理论与实验研究

1947年Goos和H？nchen发现,当电磁波束在玻璃/空气界面全反射时,在返回玻璃内部时有一项发生在入射面内的纵向位移;我们称之为正位移。实际上,稳态相位法的计算表明,位移可以为正、为零,甚至为负。由于界面上的表面波可以是前向型的和后向型的,携带的功率向着不同方向;故当激发起后向型表面波时就可获得入射波束的负位移。在多层结构中,当入射波束波矢的切向分量与表面波传播常数一致时,会发生类谐振现象并导致位移增大。〈br〉 在一般情况下,当光束入射到金属表面,TM极化时GHS为负,并且绝对值比TE极化时大得多。但我们在微波的实验研究表明,在使用金属时可以在TE极化时发生负位移。实验时在全反射界面处为纳米级金属膜,是厚度30nm和60nm的铝膜,它蒸镀在厚18μm聚乙烯膜上。实验还发现,当改变入射角θ1并使之达到约qθ1c（θ1c为全反射临界角,q＆gt;1）出现类谐振现象,GHS的绝对值可达（5~7）cm。目前尚缺少对这些结果的理论解释。     

大气中的非线性Rossby波和Pseudo-Rossby波——(Ⅰ)正压大气情形

本文利用相角函数和常微分方程相轨线分析方法,讨论了半地转近似下正压Rossby波的存在和求解问题;结果表明:在描述Rossby波的方程中,除了具有通常意义的Rossby波解外,还存在一支Pseudo-Rossby波解;而且正压Rossby波的频率对一定的波动有一确定上界,这个上界由大气平均厚度与地理纬度确定;同时也分析了波动特征参量与拟能及地理参数间的关系.     

压电体光滑接触界面上的滑移界面波理论分析

应用压电材料Stroh方法分析压电体光滑接触界面上滑移波的存在性条件,给出其存在的判据.压电体由外加单向压力作用而光滑接触,同时处于一定场强的电场中,设在波的作用下界面不会发生分离.通过具体压电材料的数值计算发现:当沿界面传播的波速满足一定条件时,滑移界面波能存在.特别地,两压电体的Rayleigh波速、极限波速一样时,滑移波将不存在;两压电体的Rayleigh波速、极限波速不同时,滑移界面波速将是两个Rayleigh波速之间的某个值或者是较小Rayleigh波速与较小的极限波速之间的值;滑移界面波的存在决定于材料本身的性质,而与外加载荷没有关系.     

试论Tesla标量波

Nikola Tesla是现代科技文明的创始人之一;他的标量波不但可用于能量和信息传输,而且非常有趣。如所周知无线电波和光波都是横波,但Tesla标量波更像电磁势在传播方向上的扩张和收缩。在电磁理论研究中,实验均证明了矢势和标势的物理实在性,这是对Tesla标量波理念的支持。我们已知像Aharonov-Bohm效应和量子纠缠态这类非力效应的情况,Tesla标量波也是这种效应。本文提出了Tesla波可能有超光速性的原因:首先是Aharonov-Bohm效应具有量子力学非局域性;其次是类消失态的近场效应;因此Tesla纵波以超光速传播是可能的。但还应做更多的实验。     

量子隧穿时间与脉冲传播的负时延

为了计算粒子隧穿通常认为是禁区的势垒的时间,应考虑波包的传输。这被许多科学家(如MacColl、Wigner、Hartman、Büttikar等)讨论过。按照Hartman的解析表达式,隧穿时间是非零的正值;而对于较厚的势垒,传输时间与垒厚无关。这为粒子的超光速运动提供了理论上的可能性。1960年L.Brillouin讨论了色散媒质中的光传播,结果认为信号速度vs与群速vg并无不同,除非在反常色散区。vg可以比真空中光速大(vgc),甚至变为负值(vg0)。这样就使人们对波传播中的负时延产生了兴趣。但Brillouin说"负群速(NGV)没有物理意义",现在我们知道这样讲是错误的。本文着重研究了负群速特征(NGVF);首先指出存在两种情况:空间中的反向运动和对时间的反向运动。指出在波动力学中波速度(例如vp、vg)是标量,故NGV的含义并非仅为"运动方向反了过来"。其次指出NGV波是超前波,它不仅比真空中光速c快,而且快到在完全进入媒质前就离开了媒质。电磁脉冲可以作时间超前运动是一种负性运动。这种现象对物理学家而言很重要,因为他们想知道究竟发生了什么。最后给出了我们使用互补类Ω结构(COLS)构成的左手传输线的微波脉冲传输特性的实验研究。在(5.6~6.1)GHz形成阻带,其中状态为反常色散。获得了NGV特征,即脉冲超前传播——输入脉冲峰进入样品前输出脉冲峰即在出口浮现。获得了负群速,vg=(-0.13 c)~(-1.85 c)。     

结构半主动变阻尼器地震反应控制数值模拟

针对半主动变阻尼器地震作用下多层建筑结构基于支持向量机（SVM）的半主动控制算法,选用四条地震波即El-Centro波、Hachinohe波、Kobe波以及上海人工波,并将峰值地面加速度均调幅至0.1gal.结果表明：总体上基于SVM半主动变阻尼器能够提高对结构层间位移和速度的控制效果;特别,消除了受控结构局部加速度放大现象.     

水波的辐射应力及其计算

本文较详尽地阐述了水波辐射应力的定义及概念,系统介绍了用不同的波动理论计算辐射应力的方法。此外,还给出了辐射应力与波动能量之间的关系,从而为二维,不变形非线性波动辐射应力的计算提供一种简便途径。本文提供的结果将有助于人们对辐射应力的理解和计算,以及于波生流、波－流相互作用等研究中的应用。