霍金的宇宙

霍金被认为是当代最杰出的理论物理学家，他撰写的科普著作《时间简史》创造了科普书籍发行的世界纪录。 从20世纪60年代起，霍金就致力于把20世纪物理学的两大奠基理论——量子理论和相对论——整合到一起，从而为新物理学找到入口。但是，量子理论和相对论是否可以走到一起呢？霍金也难以判定。在20世纪90年代，霍金发出这样的感叹：量子理论和相对论是水和油一样不相融的。     

星间DOWRT中的相对论效应分析与修正

推导了双向单程测距与时间同步(DOWRT,Dual One-Way Ranging/Time Synchronization)的解耦方程,分析了空间动态下DOWRT法的计算方法及相对论效应在测距和时间比对中的影响,提出了带有相对论效应修正的DOWRT算法,最后分别仿真分析了低轨编队飞行卫星和导航星座中的距离与时间同步测量中相对论效应引起的误差.结果表明:卫星间采用DOWRT测量方法时,由相对论效应引起的低轨短基线编队飞行卫星间距离测量误差为米级、时间同步误差为亚皮秒级,而在导航星座测量中引起近百米级距离测量误差和高达微秒级的时间同步误差.因此为了实现导航卫星间高精度距离与时间同步测量,必须进行相对论效应修正.     

UFO信箱

洛阳李库每每看到与爱因斯坦有关的书或文章，都要提到他的相对论，而每每叙述相对论中的时间问题，人们总是以一个生动的例子来形象地诠释时间，我在这儿也不例外。这个例子的大意是说一对孪生兄弟，哥哥驾驶着飞船在宇宙中遨游了一番，回到地球时，弟弟已是花白胡子一把了，而哥哥却还是一个英俊的小伙子。这是怎么回事呢？这样的事可能发生吗？原来，根据爱因斯坦的相对论，当物体若是以光的速度或接近光的速度运动时，物体的“寿命”将延长。这个式子可以表示如下：其中Δｔ是运动粒子的寿命，τ是静止粒子的寿命，ｃ为光在真空中传播的…     

未来的宇宙旅行

科学家们预计：下个世纪人们将可以像今天乘飞机旅行一样，坐上航天飞机到宇宙中去旅行。科学家们勾画出了未来宇宙旅行的蓝图：未来的客用航天飞机与现在的航天飞机不同，它看起来更像今天的民航飞机，它将可以在水平跑道上起飞，而不必垂直发射。乘客们购买机票后，到了...     

到从前的时间去旅游

到从前的时间去旅游,具有极大的诱惑力,如能成为现实,一定会成为最大的旅游热点。不过也存在着众多的忧虑。 新生儿自谋杀和杀父佯谬 1949年,著名哲学家K·哥德尔根据爱因斯坦广义相对论论述返回到历史中去旅行是容许的。但他同时指出,这中间也存在一些荒谬,如一个人回到过去以后,若是他碰到幼儿时的自己,并把他谋杀了,怎么     

火星任务中星上原时τ与TCG的相对论变换

爱因斯坦的广义相对论已成为当今深空探测任务中一部分,为此将在研究环火星探测器星载钟原时τ与地球质心坐标时(TCG)的变换中应用相对论变换关系,将τ与地球相关联的局部时间尺度联系起来,从而扩展了之前关于τ与太阳系质心坐标时(TCB)相对论变换的工作(TCB是应用于整个太阳系的全局坐标时)。研究发现τ和TCG的差在经历一年的时间后可达到0.2s量级。为了区分相对论变换中各种效应的贡献,用数值方法计算了太阳、八大行星、三个大质量小行星以及探测器的贡献。发现在精确到1μs量级下,相对论变换必须包括太阳、金星、月球、火星、木星、土星的引力影响以及探测器和地球的速度影响。     

上游太阳风中高能电子向同步轨道区的传输

通常认为，同步轨道区的电子通量增加是由于磁暴或者上游太阳风高速流的扰动所引起．近来的观测表明，起源于太阳活动的行星际高能电子也是引起同步轨道电子通量增加的重要原因之一．Zhao等在研究2000年7月14日太阳剧烈活动时发现，同步轨道区相对论电子通量巨幅增加时没有观察到上游太阳风高速流的扰动，并且磁暴发生在电子通量事件之后．采用解析磁场模型和实际磁场模型(T96模型)模拟来自太阳的相对论电子在磁尾中的运动特性．计算结果表明，当行星际磁场南向时，进入到磁尾的行星际相对论电子可以从较远的磁尾区域运动到同步轨道区域．这一研究结果从理论上论证了起源于太阳活动的高能电子可以对同步轨道区相对论电子通量的增加产生重要的作用．     

恒星际航行的三大难关

恒星际航行的三大难关钟建业人类一直向往着到其他恒星系去旅行，发现新的世界、新的奇迹和新的机遇，但就目前的情况而言，这还只能是一个梦想。现在，人类要想离开地球还是非常困难的，就更不用说到太阳系以外去探险了。但是，千里之行始于足下，人类毕竟已经走完了星际...     

X射线脉冲星自主导航的卫星运动方程

基于X射线脉冲星的卫星自主导航模型中, 无论从理论上还是从测量精度方面考虑, 光子到达时间测量方程(观测方程)和卫星运动方程(状态方程)应在同一参考系中讨论. 在DSX体系中太阳系质心系是惯性系, 可以使用现行时间测量方程, 但卫星摄动加速度中除了地球多极矩、日月引力摄动和太阳光压三项外, 还应考虑相对论修正项, 计算表明该修正项导致卫星位置误差在10m量级. 而地心系是非惯性系, 在此系中卫星运动方程中的相对论效应导致卫星误差在10 cm量级, 因而可以忽略, 但要将BCRS的时间测量方程转换到GCRS中. 在此基础上建立的导航模型较为精确和完整.      

到过去的时间中旅行

能到过去的时间中去旅行吗?可能性有多大?如果因此有人谋杀了幼年的华盛顿,美国乃至世界近200年的历史年表将被完全破坏,怎么办?让我们慢慢说来。令人迷惘的时间时间是司空见惯的,也是最难捉摸的。不仅普通人对时间感到迷惘,也令科学家迷惘。在现代自然科学诞生以前,除哲学家以     

外星文明与时空旅行(下)

在天体物理学中,虫洞的意思,按照史蒂芬·霍金在《时间简史》中的通俗解释是这样的: "虫洞就是一个时空细管,它能把几乎平坦的、相隔遥远的区域连接起来.……因此,虫洞正和其他可能的超光速旅行方式一样,允许人们到过去旅行."直白一点,就是从理论上说,虫洞可以让人从一个世界(时空)到达另一个世界.     

量子理论和万有引力

源于20世纪初的二大理论——相对论和量子理论在深层次上是不兼容的，以至于到了20世纪80年代，人们怀疑这二大理论或许只有一个是完备的。是选择相对论，还是量子理论？答案倾向于量子理论，人们相信20世纪80年代关于贝尔不等式的判决性实验结果支持量子理论，但是，采用量子理论描述宏观世界却又是无能为力的，特别是采用量子理论将万有引力量子化。     

超光速粒子与因果律破坏的谬误

超光速存在的可能性 涉及相对论的众多问题中，历时最长和被最多人误解的或许是超光速的问题了。那么有可能存在超光速吗？超光速与相对论有什么关系，如果超光速可能存在的话将发生什么情况呢？当然，它们是纯粹的物理学问题。     

两个世界的对话

“听说这世界上只有三个人能真正理解相对论的含义，是吗？”“我正在想这第三个人是谁。”──一位记者和一位科学素之间的对白近百年来，物理学界最时髦的话题莫过于对相对论的研究。然而，其进展速度之慢也堪称科技史之最，甚至近十年来几乎没有什么新的突破，相对论的研究人员也是逐年递减。然而，这样的高深科学不仅没有使平常人望而生畏，反而成为他们茶余饭后的谈资。某杂志曾载：如果你要在别人面前显示学识渊《，最好就是和他（她）谈论相对论。因为其他的问题你又并不精通，别人也容易看出破绽。该杂志戏道地称相对论为“最安全的…     

图解未来月球生活

每到节假日,人们就喜欢外出旅行。虽然地球上不少地区的美丽风光已经很吸引人了,但是不少人还是喜欢把幻想给予外星球,希望有朝一日能够到外星球上去旅行,其中最切近的目标是月球。最近,美国航宇局揭晓了2010年     

黎明前的时间之谜

时间之谜并非古就有之，它是随科学进步涌现而出的。根据现代物理（量子论和相对论），它们是没有方向的，即没有过去和将来之分。那么，人的感知为什么会跟物理定律不一致呢？霍金把这一点归于三个原因，或称三种时间方向：一为宇宙学时间方向，二为热力学时间方向，三为人的心理时间方向。首先。从大爆炸创生宇宙，随之产生空间膨胀。因此，宇宙学的时间方向和膨胀箭头方向是一致的。     

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。     

大谜团：星际旅行

你想过什么时候人类能够像科幻小说里描述的那么轻而易举地到遥远的星球去旅行？你信也罢不信也罢，科学家现在很严肃地看待虫洞、时空扭曲和太空引擎这些概念。但要把这些幻想转化成现实就需要在以下三方面有所突破：推动力、速度和能量。尽管我们还不知道是否能够实现这些突破，但我们至少知道如何去寻找答案。     

爱因斯坦与“火烧屁股”

史上最杰出的时间专家爱因斯坦为了让门外汉更容易了解相对论,有一段话相当著名:"一个男人与凄对从1小时,会觉得似乎只过了1分钟;他坐在热火炉上1分钟,会觉得似乎过了不止1小时,这就是相对论.     

基本物理单位定义在空间计量中的讨论

现代计量学原理建立在"欧氏几何的平直空间"、"质量守恒"和"光沿直线传播"等基本物理规律的基础上,但是广义相对论提出的时空弯曲和引力红移理论动摇了计量学的根基。在地球以外的更大尺度宇宙空间中,以及在引力场作用下、考虑物质第四态-等离子体的情况下,需要重新研究基本物理量的定义。时间测量受到了引力红移效应的影响,时钟在不同引力势下的走速不同,导航卫星为实现统一的时间测量,采用相对论公式修正了计时单位;长度单位定义依赖于光速常数和时间测量,同样受相对论效应影响,而且在引力场中光线不沿着直线传播,空间大尺度的距离单位光年定义困难;电压单位由约瑟夫森效应溯源到微波频率,因而也受相对论效应影响;在空间等离子体中电子平均动能(电子温度)与离子平均动能(离子温度)很难平衡。热力学温度单位定义隐含着平衡状态和无序运动的两个条件,在定向粒子流存在的情况下,动态温度的定义是否仅包含无序运动的粒子平均动能;质量单位定义受到质量守恒的质疑,根据爱因斯坦质能公式,质量不是物质固有不变的特性。空间计量是计量学的新领域,在地球以外的大尺度时空中,统一物理单位,确保人类在空间中的测量准确,运用现代科学理论重新定义空间物理量的单位将成为空间计量理论研究的一个发展方向。