零重态:飞行的超越

早先，科学家把自然力分成四种，即引力、电磁力、强核力和弱核力。但当代科学家却煞费苦心地想要找到一个统一理论，把这四种力解释为是统一力的不同方面，不过到目前为止还没有取得成功。引力至今还蒙着一层神秘的面纱，让人无法识其庐山真面目。量子力学认为引力是由引力子（据称是一种虚粒子，检测不到，但人们可以知道它的存在）携带的，太阳和地球之间的引力是这两个天体的粒子之间交换引力子的结果，于是地球就绕太阳公转起来。经典物理学家则认为引力是一种实际存在，是一种叫引力波的东西构成的，但直到现在它还没有被观测到过。无…     

宇宙探索十五、攻克宇宙大爆炸的他山之石

基本粒子和基本力概念攻克宇宙大爆炸的他山之石之一,是基本粒子和基本力概念。所谓基本粒子,就是组成物质原子的最小粒子,也叫亚原子粒子。绕原子核旋转的电子是基本粒子;原子核是由质子和中子组成的,而质子和中子又是由夸克组成的,它们也是基本粒子;此外还有中微子等。上述组     

宇宙探索100问

29什么叫“宇宙免费午餐”?一些宇宙学家认为,大爆炸初期的宇宙就存在伪真空态,宇宙中的物质粒子就是从那种伪真空态中从“无”中产生的。一些宇宙学家进一步认为,量子引力理论也允许时间和空间自发地、没有原因地从“无”中产生,就像粒子自发地、没有原因地从“无”中产生一样,而不违反物理定律。根据量子引力理论的这些理论,包括物质、时间和空间在内的整个宇宙都是从“无”中产生的。因此,宇宙学家艾伦·古斯说:“人们常说没有免费午餐这回事,然而,宇宙本身就是一份彻底的免费午餐。”     

宇宙探索100问

什么叫引力时间膨胀? 引力时间膨胀就是引力红移。 我们知道,原子中的电子,以极其准确的频率绕着原子核旋转,一个原子就是一只非常简单的钟。引力场使原子中的电子振荡频率变慢,就是钟摆的摆动变慢,也就是时间膨胀了。 其实,早在广义相对论问世的1911年,爱因斯坦就认识到,引力场越强,钟走得越慢;同样的钟,离大质量天体越近,走得越慢。后来,爱因斯坦在广义相对论中得出的整体结论,叫做“引力时间膨胀”。     

宇宙探索十六、宇宙大爆炸和宇宙暴涨

大爆炸的最初过程所谓“宇宙大爆炸”,是指“宇宙蛋”或“宇宙火球”的最初膨胀过程。目前认为,宇宙有过两次爆炸,第一次的爆炸规模较小,第二次爆炸的规模要大得多,叫“宇宙暴涨”。宇宙大爆炸是时间的起源,在开始爆炸的那一刻为零时零秒。到10-43秒时,温度为1032K,尺度为10-33厘米,4种基本力还是统一的超力,只有能量,没有物质,整个宇宙为量子不确定性所主宰,被称为“大统一时期”或“普朗克时期”。到10-36秒时,温度降至1029K,各种粒子开始从能量中产生出来。由于温度极高,粒子的能量和运动速度如此之大,在碰撞中会产生更多的正、反粒子对…     

黑洞探测奇观

如何探测黑洞这里只说恒星级黑洞和星系中心巨型黑洞的探测。它们不向外辐射电磁波,因此无法用各种望远镜对其直接进行探测。但它们总是要“进食”的,这为我们提供了最好的探测机会。许多恒星级黑洞都有巨大的伴星(它们原先是双星,后来其中一颗变成了黑洞),它是黑洞的食物来源,黑洞的强大引力猛烈地将伴星的气体吸引过来,离黑洞越近,速度越快。不过,被吸引过来的气体并不直接落向黑洞,而是绕黑洞旋转,形成一个旋涡,叫“吸积盘”。盘的外边缘的气体温度较低,在旋转着靠近黑洞的过程中,温度不断升高,在接近落向黑洞的内边缘时,达到几亿度。还…     

中微子有质量

美国《科学》杂志评选１９９８年世界十大科学进展，其中一项是中微子有质量的发现。这一发现有可能推翻某些物理学定律，其结果引起了激烈的争论：是否需要建立一个新的粒子理论？中微子是否是形成宇宙大部分质量的“暗物质”的一部分？在烦恼着宇宙论学者的众多难题中，最令他们苦恼的问题就是：宇宙的最终命运会怎样？是一直膨胀上去最后稳定下来呢，还是收缩成一个灾难性的火球而告终？答案取决于宇宙中物质的总量，也就是引力的大小。如果引力不够大，宇宙会无限制地膨胀下去；反之，如果引力过大，宇宙会以一种天体物理学家称为“大坍…     

无法从黑洞中逃逸吗？

现有理论认为，没有任何东西能够从黑洞中逃逸出来，即使光也不例外。然而，真的是“没有任何东西”吗？其实，说“几乎没有”应该更准确一些。要说明这一点，首先要了解两个名词，一个叫“势垒”，一个叫“量子隧道效应”。势垒就是势能比附近的势能都高的空间区域，而量子隧道效应是由微观粒子波动性所确定的量子效应，又称势垒贯穿。粒子的运动过程中若遇到一个高于粒子能量的势垒，按照经典力学，     

时空是“液态的超流体”？

空间是空的，还是充斥着某种介质？一项最新的理论认为，时空可能是一种“液态的超流体”。如果这一理论最终被证实，我们必须重新审视物理学的标准模型。研究人员表示，如果假定时空是一种“液态的超流体”，就可以实现量子论和相对论的完美统一。不过，要想构建一个流体的模型，就得知道其黏度。     

引力场中运动物体加速度的各向异性

在引力或任何其它力的作用下 ,运动物体的加速度是各向异性的。即在同样大小力的作用下 ,力与速度方向垂直时的加速度要大于力与速度方向一致时的加速度。将这种横向额外加速度理论应用在天体力学方面 ,正确地计算了行星近日点的“多余”进动角和光线在经过太阳表面时由引力引起的偏转角。并且定性地解释了最近发现的所谓航天器的“奇异”加速度。因此 ,行星、航天器和光子等等完全不同的物体在引力场中的运动轨道可以用完全相同的物理机制——“加速度各向异性”理论扩展了的牛顿理论加以描述。     

引力比光还快吗？

当两个天体彼此吸引时，引力沿着连接它们的直线方向发生作用，人们把这个方向称为径向。如果引力以光速传播的话，它进行得如此之慢，以致形成了与径向成直角的作用力。不过，这种横向力迫使由两个天体构成的系统围绕着它们共同的重心旋转，并在极快的时间内使两个天体相撞。这有些令人难以置信，更令人难以想象！     

时间：容纳物质的另一层空间

我们常常把时间比做一条笔直的长河，在这条长河里，我们只有两个方向——过去和未来。留给鱼儿的疑惑是：时间是否还有其他方向 ?在我们的时间直线以外，是否存在着垂直的时间矢量 ?那样的时间矢量是否会像我们的时间长河一样源远流长，没有始点，没有终限 ?对超光速现象的研究大约可以追溯到 1932年，美国贝尔实验室的麦考尔曾指出：“当一个粒子穿行一个障碍时，它好像瞬间就穿过去了。”到今天，超光速的实验对象已不再仅仅局限于一个粒子，从而发现了更多的莫名其妙的物理表征，比如，实验对象常常诡异地消失。但只要引出一条垂直的…     

旋转部件SGBEM-FEM耦合热弹性断裂分析

旋转部件载荷复杂,易萌生裂纹,引发疲劳断裂失效。针对含裂纹受热旋转部件,在全局无裂纹区域使用有限元法(FEM),发挥其在大型结构仿真分析方面的优势;在裂纹附近局部子域使用对称伽辽金边界单元法(SGBEM),发挥其在结构断裂分析方面的优势。构造考虑旋转惯性载荷和热载荷影响的SGBEM超单元,该超单元刚度矩阵对称半正定,且施加的旋转惯性载荷和热载荷仅影响等效力向量,可实现与有限元刚度矩阵和力向量的直接装配,从而耦合求解旋转部件的热弹性断裂问题。采用构造的SGBEM超单元FEM耦合法计算了含裂纹受热旋转圆盘的应力强度因子,验证了该方法的有效性。      

宇宙中的逆行之谜

打破宇宙的规则 在我们的太阳系里，所有的大行星都沿着太阳的自转方向绕太阳公转，而且公转的轨道面与太阳的赤道面基本存在于同一个平面上。科学家认为，这是由于太阳和它的所有行星都形成于同一片由气体和尘埃组成的分子云中的缘故。在引力的作用下，分子云发生收缩，渐渐变成了一个旋转着的扁平的盘。由于太阳和行星都由同一个行星盘中的物质所组成，而这些物质又原本都向着同一个方向旋转，所以导致的结果就是，它们自然而然地存在于同一个平面上，且行星公转的方向和太阳自转的方向一致。     

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。     

引力理论发展的新契机

牛顿的划时代巨著《论自然哲学的数学原理》中曾记载了牛顿对万有引力的一段评述：迄今为止，我只是用引力解释月球绕地球的运动及潮汐现象，引力的本质是什么尚未可知，引力是客观存在的，这就足够了。在牛顿谢世之后的三个多世纪中，人类从没有停止对引力理论及引力本质的探索。２０世纪２０年代，爱因斯坦基于物质的引力质量与惯性质量的等效性，建立了文广义相对论，使人类对引力理论的发展迈入了一个新高度。但是，广义相对论对引力的描述仍然是“惟象”的，即引力是由于空间的弯曲造成的。但空间的弯曲为什么会形成引力及引力传播的载…     

银河中心奇特状态因由

银河系像一个旋涡，星体、星系在其旋转臂上围绕中心旋转。这样的奇特中心是怎样形成的呢？康德《星云假说》论述过星云———旋转———星体形成，旋转引力增大，旋引小星体———恒星形成，恒星旋转引力增大———星系形成……从康德《星云假说》可以推论，银河系中心原应是一个质量很大、高速旋转、温度很高的星体，是比太阳系的太阳质量大很多倍的高温球体。为什么现在观测到的银河系中心是呈旋涡状的呢？依据牛顿万有引力，任何一个物体围绕一个中心或大质量的物体的旋转都有两个作用力：向心力和离心力。银河系中心体由大质量、高速旋…     

引力陷阱中潜藏着行星杀手？

它们是被引力遗忘的角落。在那里，来自其他天体的引力会互相抵消，因此可以俘获住任何掉入其中的物体。这些引力陷阱也位于地球的轨道之上，一个在地球的前方，另一个则在地球的后方。天文学家将它们称为“拉格朗日点”，简写成L4和L5。你可以把它们想象成粘鼠板。     

时空,多维的世界

时空问题是个很复杂的问题,也是一个需要彻底更换概念的问题。首先,我们先引用一些比较重要的对时空的阐述段落,作为我们论述的参考: 时空,不过是我们这个世界(宇宙)的一种秩序、物质关系,在另一个世界(宇宙)中,它会完全失去意义。 这个宇宙的诸事物在时空中,并不以我们“现在”是否看到了、感觉到了为是否存在的标准,因为,此一时彼一时皆为意念所致,它们早已“客观”存在着,包括存在于“未来”和“过去”。 对于过去发生的事来说,人们以为它早已消失,实际上它以某种未知的形式依然存在着,可能这也是能量守恒定律的验证。 未来的尚未发生的事,也都按照诸事物“应该”遵循的规律运动着,它的将来也可以在瞬间被“拉     

一种简明的阐释——阴阳互变话周易

周易是一部百科全书,它的理论已应用到许多科学领域。如果把它应用到物理学和天文学上去,它可能引起这两门科学重大的变革。 周易与物理 气功师靠他的特异功能,可以把密封容器里的东西,在不打开盖子的情况下取出来。很多人觉得不可思议,因为它似乎完全背离了当代物理规律。它就像当年人们发现α粒子放射性一样令人惊奇。其实这两种现象,都可用周易的阴阳互变学说给于解释。按阴阳互变学说,任何基本粒子能一时变成无形的阴性物质,另一个时候,又变成有形的阳性粒子,这过程,永远反复进行下去,这就叫阴阳互变。这有点像水的性质,冬天结晶成冰,夏天又融解为水。假如物质的粒子没有变成无形物质的过程,气功师是无法把东西从密封容器内取出来的。事实