黑洞为证明广义相对论提供了支持

爱因斯坦的广义相对论预言宇宙中存在黑洞,现在黑洞为广义相对论提供了支持。相对论预言一个黑洞外面的弯曲时空会使光无法逃逸。最近,天文学家已经发现了这种效应。由美国宇航局戈德达航天中心的贾尼尔领导的一个研究小组借助钱德拉塞卡X射线天文台的高分     

引力波探测展望

引力波探测展望辛酉１９１６年，爱因斯坦就谈到过引力波问题。在广义相对论领域里，时空的弯曲取代引力。恒星之类的大质量天体对其他天体的影响不是直接对它们起作用而是通过弯曲时空来达到。此外，在这类天体改变其运动或质量时，它周围的时空也会发生相应的扰动，以引...     

“时空”受到挑战

关于时空 悠悠万事于此惟大,这个“此”是什么？就是时间和空间,它是我们宇宙的基础结构。实际来说,这两者既看不到又摸不着,我们能感知的只是它们的力,即引力。爱因斯坦的广义相对论,把两者结合起来,称为时空。这是现代物理学中,最具权威的一个概念。     

话说宇宙学常数

爱因斯坦的引力学说和广义相对论,除对牛顿引力理论做了众所周知的改进外,还在其1919年提出的引力方程式中,首次引进了宇宙学常数∧。这样,便意味着宇宙中存在负的引力质量,产生斥力,以与普通物质的引力相抗衡,使整个宇宙保持静态。但是,在哈勃于1923年发现宇宙膨胀现象之后,爱因斯坦极度后悔,称此事是他一生中所犯的最大错误,又放弃了宇宙学常数项。 20世纪80年代兴起的暴涨宇宙学说却认为正是因为极早期宇宙中∧不为零,导致宇宙在极短时间内急剧膨胀,但在今日的宇宙中∧=0。1998年初,两个天     

暗能量走开

众所周知：1998年,以珀尔马特（Saul Perlmutter）和施米特（Brian Schmidt）为首的两个小组对几十亿光年之遥的IA型超新星观测的结果发现这些超新星的亮度平均说来比理论预期值要暗20％或30％,从而认为宇宙在加速膨胀。对此,一些天文学家认为这是由于宇宙中存在着产生斥力的暗能量。但暗能量是什么？一种建议认为,暗能量就是爱因斯坦在用广义相对论说明宇宙时,     

引力透镜——再领科学潮

先来思考一个问题：光总是沿着直线传播的,对吗7……现在,让我们跟随天才的阿尔伯特·爱因斯坦的脚步,来想想这个问题!根据爱因斯坦著名的广义相对论,从遥远的光源发出的光线,会在途经的大质量天体附近“弯折”。对我们生活中常见的那些大小和质量的物体来说,这种效应小得难以想象,但是在宇宙的尺度上,光的这种性质就成为我们研究遥远天体时有用工具。     

爱因斯坦-杨振宁方程及爱因斯坦方程的宇宙学解

本文讨论均匀各向同性总星系的Robertson-Walker度规,得出了爱因斯坦-杨振宁方程关于无自旋理想流体物质的无挠内解的显式,并由此找到了在早期宇宙辐射时期,爱因斯坦方程的一些宇宙学解。     

广义相对论错了吗？

广义相对论错了吗？瑞林爱因斯坦广义相对论的三大天文学验证之一是水星近日点的进动。根据从１８世纪中叶开始积累起来的对水星的观测数据，天文学家发现水星统日运行的轨道不是一条闭合曲线，而是一种“编织的”花瓣状曲线，即椭圆的长轴渐渐往前移动。这种移动一般用近...     

引力波理论和实验的新进展

引力波的存在是爱因斯坦在广义相对论理论中提出的一个重要预言．由于目前技术水平的限制,无法在实验室产生足以被探测到的引力波,因此宇宙中大量的大质量剧烈活动的天体成为科学家研究引力波的首选,从而诞生了引力波天文学．引力波探测将开启研究宇宙的新窗口,是继电磁辐射、宇宙线和中微子探测后探索宇宙奥秘的又一重要手段,对天文学研究有着极为重要的意义.新一代应用了高灵敏度的迈克耳逊干涉仪装置的长基线引力波探测仪正在建造中．该综述从引力波理论出发,阐述了目前研究较多的可探测引力波源,给出了目前观测上的最新进展,并展望了今后的发展前景．     

宇宙信息

首次发现完整的爱因斯坦环天文学家在近红外波段发现了第一个完整的爱因斯坦环———因地球和两个相距很远的星系成一线排列而产生的结果。在爱因斯坦提出大质量天体周围时空会发生弯曲的预言后,８０多年来,天文学家已经探测到２０个类似的但不完整的光学幻影。在每个幻...     

时空的奇异性

尽管多年来人们已经熟知爱因斯坦方程的许多精确解都是奇异的,然而,直到1965年,两个基本问题一直没有答案:(1)我们的宇宙真有一个初始奇点吗?(2)一个质量足够大的星体坍缩的最后结局一定是一个奇点吗?1965年以前,许多物理学家和天文学家把奇异性的存在归因于这些解的严格对称性。由于任何实际的物理情况都不会存在严格的对称性,因而他们认为任何真实的时空都是不会存在奇点的。然而,Penrose和Hawking在1965—1970年所证明的几个奇异性定理断言,在满足某些合理的条件的情况下(这些条件不包括任何有关对称性的要求),我们的宇宙的初始状态以及质量足够大的星体坍缩的最后结局都必然存在奇异性,从而对上述两个问题给出了肯定的答案。 本文的第一部分介绍奇异性的定义。文中详细阐述了给“时空的奇异性”下一个严格定义的主要困难所在,并介绍了从“测地不完备性”出发给“奇异性”下的定义。本文第二、三部分分别介绍奇异性定理和“宇宙监督假设”,后者是经典广义相对论中至今仍未解决的最重要问题之一。本文最后一部分阐述了给奇异时空附加一个“奇异边界”的想法及其遇到的困难。     

LIGO的O1/O2引力波事件对Einstein-aether理论限制能力探讨

广义相对论是继牛顿万有引力理论后,在强引力场、强动态时空区域更精准的引力理论,大量的天文观测验证了广义相对论的正确性.但广义相对论与量子理论在逻辑体系上不相容,广义相对论还存在时空奇点的理论问题,宇宙学中还存在暗物质和暗能量的引力本质问题等.在使用Yunes等人提出的Einstein-aether理论修改引力波模板的基...     

现代天文学历史大事记

1957年11月3日太空犬“莱卡”搭乘前苏联人造卫星“斯普特尼克”2号进入太空,成为第一只进入地球轨道的狗。 1915年11月6日伟大的物理学家爱因斯坦最后建成广义相对论。 广义相对论的引力论在本质上完全不同于牛顿的引力论,但人们根据日常的生活经验却分辨不出它们的差异。为了判别这种差异,爱因斯坦于1915年11月提出三个可供实验验证的推论。     

时空的圆舞曲引力波

2015年9月14日,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)捕捉到了距离地球13亿光年外的一对双黑洞并合产生的引力波信号(GW150914)。经过长达数月的数据分析,LIGO团队确证了激光干涉仪在该引力波信号穿过时产生的大约是一亿亿分之一厘米尺度的振荡变化,并于2016年2月11日对外公布了这项惊人发现。这是人类首次直接探测到爱因斯坦广义相对论预言的引力波信号,并证实了双黑洞的存在。引力波探测器为探测宇宙提供了不同于电磁波(光)的全新方法,现在我们不仅能用望远镜“看”缤纷多彩的宇宙,还能用引力波探测器“听”波澜壮阔的宇宙。2017年的诺贝尔物理学奖也因此颁给了对引力波探测作出杰出贡献的三位物理学家:雷纳·韦斯(Rainer Weiss)、基普·索恩(Kip Stephen Thorne)和巴里·巴里什(Barry Clark Barish)。     

引力波、引力波源和引力波探测实验

引力波是爱因斯坦和其他物理学家提出的关于广义相对论的四大预言之一。除了PSR1 91 3 + 1 6引力辐射阻尼的观测提供了引力波存在的间接证据外 ,科学家至今仍没有在实验室中确证引力波的存在。由于人类目前的技术水平还不可能在实验室中产生强度可供探测的引力波 ,而宇宙中存在大量大质量、高速运动的天体 ,有可能产生较强的引力波 ,天体引力波源自然成为现阶段科学家研究引力波的首选。本文介绍广义相对论框架下预言的引力波性质 ,引力波探测的理论依据 ,共振型棒式天线和激光干涉仪两大类探测器的基本原理 ,引力波探测实验的现状和面临的困难 ,科学家采取的对策 ,以及爆发型和连续型两类天体引力波源。最后介绍了正在计划中的几个引力波探测空间实验     

高精度相对论验证的现状与趋势——太阳系实验

回顾并展望了广义相对论理论及其实验检验的发展状况和趋势,包括广义相对论高精度实验检验的主要研究内容和研究方向,与之相关的深空探测项目的规划和进展。鉴于广义相对论的实验检验内涵极其丰富,限于篇幅重点介绍了有关的太阳系实验。首先介绍爱因斯坦等效原理及其实验检验;该原理是广义相对论的基石,内容包含了弱等效原理、局部洛伦兹不变性以及局部位置不变性。接着介绍相对论性引力理论的实验检验,主要涉及对参数化后牛顿参数的测定。最后,针对我国未来有望实施的深空探测任务,就其在广义相对论实验检验中可开展的自主研究与实践给出建议。     

宇宙的命运与Ia型超新星（中）

宇宙膨胀的发现 1923年,俄罗斯宇宙学家亚历山大·弗里德曼首先用∧=0的爱因斯坦场方程建立了宇宙学膨胀模型（∧为宇宙学常数）,他发表论文阐述了膨胀宇宙的思想,即曲率分别为正、负、零时的三种情况,称为弗里德曼宇宙模型。     

我们宇宙的未来

不断演化的宇宙 现代天文学家把目前我们所观测到的整个时空范围称作“我们的宇宙”。科学家从整体上研究宇宙大尺度的时空性质,物质运动的规律,宇宙学作为天文学的分支学科,是当代最活跃的科学前沿之一。近年研究认为,我们的宇宙大小约为137亿光年;它的起源、结构、演化和未来的结局,正是宇宙学的研究内容。     

借引力波之力探测宇宙

爱因斯坦预言在时空中会存在引力波,它们可以把天文学家带入宇宙中最剧烈爆发事件、黑洞碰撞乃至宇宙本身大爆炸的中心。引力会伴随我们一生。它是维系桥梁和建筑的基础,后两者构成了我们的城市和运输系统的要件。如我们所知,它还维持着生命赖以生存的大气。但自牛顿因（可能是杜撰的）苹果而获得灵感之日起,引力的起源至今仍是个谜。     

暗物质：宇宙的秘密

在我们的宇宙中,恒星和行星是随处可见的,除此之外还有大量自由漂浮着的气体云,也涂画在时空巨大的幕布上——我们所能看到的这一切,天文学家称它们为“可见物质”。但你是否知道,这些可见的物质,其实只占了宇宙中全部物质的很少一部分（17％）呢？宇宙中另外那约83％的物质都是我们看不见的,没有人知道它们究竟是些什么。在过去的80多年里,天文学家一直试图对宇宙中这些被称为“暗物质”的成分进行直接的观测,但到目前为止还没有一次获得过成功。