引力和电磁力的对话

引力是人类最早认识的一种相互作用。1687年出版的牛顿的划时代巨著《论自然哲学的数学原理》一书中描述了引力作用的基本形式,但是引力的本源是什么,却一直没有找到答案。1915年,爱因斯坦基于物质的惯性质量与引力质量的等效性建立了广义相对论,广义相对论用时空的弯曲来解释引力的本质,但是,这仍然是一种表面的描述,没有触及引力     

引力量子化的荆棘路

1916年，爱因斯坦基于物质的惯性质量与引力质量的等效性建立了广义相对论。广义相对论用时空的弯曲来解释引力的作用，但引力的真正传播载体是什么仍然是未知的。之后．爱因斯坦对引力场方程做了近似的线性化处理，得出一个重要的结论：引力如同电磁波一样．是靠引力波来传     

跨越时空的旅程——爱因斯坦及其他(二)

人们通常把广义相对论说成是新型引力理论,但这是不够的.从根本上说,广义相对论属于全新的时空理论,因为这一理论以前所未有的深度揭示了时空的隐秘性质,提出了对于时空问题的诸多革命性发现.     

引力探测器-B入轨

引力探测器-B(GP-B)卫星于2004年4月19日发射,基本目的是验证爱因斯坦的广义相对论。爱因斯坦于1915年就提出了广义相对论,认为引力场的存在影响时空的几何形状,这个效应似乎使得空间一时间弯曲。根据这个理论,有两位科学家在1918年通过计算得出结论：一个旋转的大质量物体将缓慢地拖曳其周围的时空,这种效     

寻找引力幽灵（上）

从动力学角度来解释天体运动的思想萌发于17世纪。引力理论最重要的发展就是把天上的引力与地面的重力联系起来,从而把引力推到无处不存在的“万有”的地步。首先觉察到引力和重力本质相同的人是英国物理学家胡克,他指出引力随与吸引中心距离的不同而变化。1680年初,胡克在给牛顿的信中提出了引力反比于距离平方的猜想。1679年,英国天文学家哈雷和伦恩根据开普勒第三定律,利用圆形轨道和匀速圆周运动的向心力公式,导出了作用于行星的引力与它们到太阳的距离的平方成反比,但是,他们还不能证明行星在椭圆轨道中也是如此。直到1687年,牛顿发表…     

寻找“时空原子”

爱因斯坦的广义相对论说，宇宙源自奇点大爆炸。但这理论并不具备完善的时空量子结构，因此，我们无从得知物质紧密汇聚的极限与引力强度的范围。物理学家需要一套新的量子引力理论，才能明了究竟发生了什么事情。     

宇宙探索——十九、暗能最的幽灵

爱因斯坦的失策 幽灵般的暗能量，曾经造成爱因斯坦的双重失策这到底是怎么回事，让我们从头说起。 1915年，爱因斯坦完成了包含了引力的相对论——广义相对论，这是关于空间、时间和物运动之间相互关系的理论。爱因斯坦把它们之间的复杂关系高度浓缩在个简单的公式（即引力场方程）中，公式两边的含义是，物质使时空弯曲，弯曲时空告诉物质如何运动。     

探索时间与空间

正牛顿和爱因斯坦的"引力"观点在100年前,科学家们一直相信200年前牛顿提出的宇宙模型。牛顿的宇宙模型认为:引力是一种可以在宇宙中穿行的力,这种力将宇宙中的天体拉到了一起;同时还指出,空间和时间都是稳定的,时间总是以同样的速度改变,时间不随外物变化,并可用严格的尺寸和时钟精确测量。1915年,爱因斯坦提出了广义相对论,改变了人们对时间的认识。     

时间在膨胀?

上帝高深莫测，却不怀恶意。———Ａ·爱因斯坦爱因斯坦的迷误１９１６年，广义相对论诞生了，爱因斯坦立刻着手用这一有力的理论从总体上对宇宙进行描述。他首先考虑怎样保持宇宙的稳定性，这个问题曾使伟大的牛顿焦虑不安，原因是，如果宇宙中每一物质都通过引力吸引另...     

相对论遭到质疑

宇宙的基础结构是时间和空间，但这两者既看不到又摸不着。我们能感知的只是它们的力——引力。爱因斯坦的广义相对论把这两者结合起来。称为时空,成为现代物理学中最具权威的一个概念。     

引力的迷雾

于1687年出版的牛顿划时代巨著《论自然哲学的数学原理》第11、12章牛顿给出了万有引力的数学描述，但引力的本源却是未知的。牛顿曾说过这样一段话：“迄今为止，我只是用引力来解释月球绕地球的运动以及潮汐现象，引力的本质是什么，我不想说什么，但引力是客观存在的，这就足够了。”     

宇宙探索十九、暗能量的幽灵

爱因斯坦的失策 幽灵般的暗能量,曾经造成爱因斯坦的双重失策.这到底是怎么回事,让我们从头说起. 1915年,爱因斯坦完成了包含了引力的相对论--广义相对论.这是关于空间、时间和物质运动之间相互关系的理论.爱因斯坦把它们之间的复杂关系高度浓缩在一个简单的公式(即引力场方程)中,公式两边的含义是,物质使时空弯曲,弯曲时空告诉物质如何运动.     

神秘的引力

引力是什么?早在20世纪30年代,科学界就已经知道宇宙中有四种基本力,即引力、电磁力、强力和弱力(后两种力在原子核内起作用)。其中,第一个被科学地探索的力是引力,可是迄今它仍然是一个谜!"苹果成熟后落向地面"这一人们常见的事物,在400年前的牛顿眼中却     

重力的长鞭：引力波问答

什么叫引力波?我们知道,物体都有引力,产生引力场。我们又知道,电磁场有电磁辐射,向外发射光子,形成光波、无线电波等。一个加速运动的电荷也会辐射电磁波。爱因斯坦在发表广义相对论以后不久,预言引力场具有波动性质的引力振荡,加速运动的质量(引力源)也辐射引力波。与电磁波具有能量一样,     

空间计量中长度单位和距离测量

长度单位定义是建立在光直线传播、光速在真空中为常数,以及光速各向同性的理论基础上,二维球面上的直线,在三维空间中是弯曲的测地线;三维空间的直线,在四维时空中也是弯曲的测地线。长度单位的定义是否适用四维时空呢？SI秒和SI米的定义适用于全域时空,但使用它们必需明确原时和坐标时的区别。爱因斯坦的狭义相对论以及光速不变原理只适用于惯性系,不适用于非惯性系。本文以转盘上的非惯性坐标系为例,利用广义相对论的坐标变换和时空度规运算,揭示了非惯性坐标系上的时空弯曲和光的非直线传播现象。计算了非惯性坐标系上Sagnac效应对卫星和地面站双向测距的影响,初步研究表明空间测量范围从局域推广到全域的话,诸如引力红移、相对速度效应、Sagnac效应等将会成为空间长度测量不确定度的影响因素,因此空间计量理论必须建立在广义相对论基础之上,用四维时空观念理解空间距离测量问题。     

多普勒跟踪测量用于时空引力检验的尝试:(Ⅰ)理论建模

作为多普勒跟踪测量用于时空引力检验的尝试,在多普勒建模过程中加入了对于局部洛仑兹不变性(LLI)以及局部位置不变性(LPI)的检验参数。LLI/LPI是包括广义相对论在内的任何度规引力理论的基石。通过迭代求解多普勒建模过程中所需的光行时解,证明了只有在单程以及三程多普勒测量中可以检验LLI和LPI。鉴于该种测量手段无需额外载荷以及我国测控精度,可以尝试通过单/三程多普勒测量来检验LLI和LPI的科学目标。     

宇宙探索七、引力波探秘

我们都知道电磁波，那是物体的电磁辐射，静止的电磁场辐射电磁波，加速运动的电荷也会辐射电磁波，加速运动的电荷也会辐射电磁波。我们也知道，物体都有引力，会产生引力场，爱因斯坦在发表广义相对论后不久，预言引力场具有波动性质的引力振荡，加速运动的质量（引力源）也辐射引力波。由于电磁波是由光子传递的，爱因斯坦假定引力波是由引力传递的。     

骚乱中的世界第一重：相对论

尽管牛顿引力平方反比定律帮助天文学家成功地预测到海王星的存在，但直到19世纪末，牛顿定律仍然无法给出圆满的答案，而且在水星轨道上也发现了扰动。直到1915年，爱因斯坦发表了他的广义相对论，才有了对这些不规则现象的解释。爱因斯坦因他的理论物理学著作获得1921年的诺贝尔奖，对科学做出许多持久的贡献。在2008年的一次民意调查中，他被命名为继牛顿之后的第二大科学巨匠。     

引力的秘密

20世纪与万有引力相关的两大科学发现之一是，1967年剑桥大学的女硕士研究生贝尔，与其导师休伊特发现一颗脉冲双星。他们通过对这对脉冲双星的运动周期的精确测定证实，与爱因斯坦的广义相对论所预言的结果一致，这对脉冲双星的运动周期的变慢速度与基于广义相对论计算的引力辐射是一致的。     

基于FEM的引力参考传感器自引力计算与补偿

空间引力波探测太极计划将利用激光干涉的方法,测量两个检验质量之间的距离变化反演引力波信息。在0.1 mHz处,要求检验质量在敏感轴方向的总残余加速度保持在■以下。由航天器载荷静引力、热形变和质量波动引起的自引力噪声是检验质量的残余加速度噪声主要来源之一,要求检验质量在敏感轴方向的自引力加速度小于1×10^-10m/s²,引力梯度小于5×10^-8s^-2。为了计算检验质量处的自引力大小和引力梯度,针对检验质量与引力源几何形状的不规则性,基于有限元法编写程序计算了引力参考传感器中的引力源作用在检验质量上的线加速度、角加速度和引力梯度。为了缩短计算时间,提出“类自适应”网格划分方法以减小网格数量,并设计了配重以补偿自引力。计算结果显示,经过补偿后的检验质量在敏感轴方向的自引力加速度为9.237 7×10^-12m/s²,引力梯度为-2.569 1×10^-8s^-2,满足设计要求。本研究能够为航天器和引力参考传感器的设计与引力补...