现代宇宙学的诞生

1,用广义相对论对宇宙所作的考查 爱因斯坦的相对论拓展了人类认识宇宙的视野,开始用物质的时空观来重新审视整个宇宙。物质的存在引起了时空的弯曲,也就是物质的分布决定？时空结构的非欧几甲德几何特性,而这种时空的弯曲等效于引力．所以对广义相对论引力场方程的求解,爱因斯坦建立了二十世纪第一个现代宇宙模型。     

由Ernst理论生成Einstein方程的新解

本根据Ernst给出的生成技术，我们由Weyl解生成了相应的Einstein场方程的新解。     

超导宇宙弦的引力效应

超导电流的磁场改变了弦外引力场的度规,使弦外时空表现为相对磁导率为μ(r)的磁介质,并使经过弦附近的光线发生偏拆。     

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...     

2维弦论中的黑洞的熵

在2维弦论黑洞背景时空中求解了具有't Hooft的边界条件和“准周期”边界条件的Klein-Gor-don方程和Dirac方程,分别计算了相应的玻色子熵和费米子熵,发现它们具有同一发散形式,两仅相差一个系数。     

光线在带电的强引力场中的弯曲

七十年代末,在宇宙空间发现了极为相象的“孪生类星体”,大家认为这很可能是广义相对论的一个推沦“引力透镜效应”。但以前的引力理论中,没有考虑全引力场带电的影响,本文从广义相对论出发,考虑了引力场带电所产生的引力透镜效果,其结果表明,带电的引力场所产生的透镜效应比不带电时小,这样反过来可测定天体电荷的大小。     

低维动态黑洞的熵

运用在砖墙模型方法的基础上发展起来的薄膜模型计算了 1 1维和 2 1维动态时空中的黑洞的熵。结果表明在低维动态时空中 ,黑洞熵仍满足Bekenstein -Hawking熵与面积的关系     

粒子在标量张量理论的二阶后闵可夫斯基近似弱引力场中的引力偏转

标量张量理论是目前为止最成功的相对论性引力理论之一,经受住了已有实验和观测的检验.随着实验和观测精度的提高,理论将得到进一步的检验.为此将该理论的可观测效应计算到二阶后牛顿近似非常必要.标量张量理论的二阶后牛顿近似结果已经由Xie等人给出.为得到有质量粒子在弱引力场中的偏转情况,利用二阶后闵可夫斯基近似下的度规解得到了粒子的测地线方程,并通过迭代的方法求得在非束缚条件下,粒子在弱引力场中的轨迹的解析解.进一步利用此结果计算了粒子在弱引力场中的偏转角(与光线的偏转角不同)并与前人的结果进行了比较.     

双星系统中大质量比致密天体质量四极矩对轨道频率的影响分析

极端质量比旋进系统是空间引力波探测器最重要的波源之一。对引力波的探测需要高精度波形模版。当前主流的极端质量比旋进系统引力波计算模型中,人们一般将小质量天体当作试验粒子进行计算,而忽略了其结构及自身引力对背景引力场的影响。利用Mathisson-Papapetrou-Dixon方程研究延展体在弯曲时空中的运动,以及小天体自旋和质量多极矩对引力波信号识别产生的影响。结果表明,质量比在10?6-10?4范围的旋进系统,其自旋达到很大时,自旋对延展体的轨道运动有不可忽略的影响;在质量比10?4-10?2区间内,需要考虑中心黑洞潮汐作用导致的白矮星形变;在质量比大于10?4,且白矮星自旋很大时,其自旋产生的形变会对小天体轨道运动产生不可忽略的影响。大质量黑洞潮汐作用导致的恒星级黑洞或中子星产生的形变可以忽略,中子星和黑洞的自旋会对轨道运动产生不可忽略的影响,而自旋产生的四极矩对轨道运动不产生影响。     

在引力场中慢自转、带磁场、可压缩、全导电气体中的线性波

本文分析了在慢自转的旋转坐标系中有引力、带磁场、可压缩、全导电气体内线性波的传播。因为能量方程中辐射因素在不同类型天体中表现的方式不同,没有简单的表达式。所以,作为一种初步的探索,我们采用在局部地区不限于绝热模式的压强与密度的关系封闭此动力学系统。研究线性波的目的实际上等于研究此天文气体中局部地区的一种物理特征,即信息传播的方式。在上述情况下,线性波的普遍色散关系的无量纲形式是(8)式。磁场为零:(9)式;磁场、自转为零:(10)式;磁场、自转和引力场均为零时,变为声波的色散关系(11)式;在磁场不为零的情况下,有下述特例:1.波传播方向垂直于磁场但不垂直于自转轴方向(13)式;此时传播方向与重力方向平行时有(14)式;无自转时有(15)式;无引力场时有(16)式:(16)式为快磁声波;2.波传播方向垂直于磁场又垂直于引力场时为(17)式;在此情形下,无自转时简化为快磁声波(18)式; 3.波传播方向垂直于磁场面又垂直于自转轴方向时有(19)式;此时传播方向与重力方向平行则为(20)式。我们的研究证明,在一般的情形下,都没有纯模而只有混杂模,特别是引入自转之后有些模与波的纬度有关,我们称之为“物理几何”波。本文是初步分析,当我们计入能量方程并考虑了辐射的影响时,可能有更有趣的结果。     

中心含有大质量黑洞的星团内部引力场

本文将星团中的星看作理想气体分子,用数值解法求得了中心含大质量致密体(黑洞)的星团内部引力场度规。结果表明:引力场度规与点质量引起的相似。     

非零宇宙常数Global Monopole的引力场

本文讨论了膨胀宇宙处于宇宙常数不为零时Ｇｌｏｂａｌ Ｍｏｎｏｐｏｌｅ存在的可能性，稳定性及求其引力场的解，最后分析了Ｇｌｏｂａｌ Ｍｏｎｏｐｏｌｅ的宇宙演化。     

非零宇宙常数Global Monopole的引力场

本文讨论了膨涨宇宙处于宇宙常数不为零时ＧｌｏｂａｌＭｏｎｏｐｏｌｅ存在的可能性、稳定性及求其引力场的解。最后分析了ＧｌｏｂａｌＭｏｎｏｐｏｌｅ的宇宙演化。     

盘状星系中星际气体的三维分布

本文从气体动力学的基本方程出发,讨论了在银河系的恒星和气体的总合引力场作用下,星际气体的大尺度三维结构.求出了星际气体空间分布的精确解,用此结果讨论了盘状星系中气体的峰值分布问题.分析了星系翼的一般特征,并具体地计算了银河系中星际气体的等密度曲线,提出了银河翼结构的一些可能趋势.     

旋转带电天体外引力场某些性质的研究

本文根据矢量引力子场度规场理论,讨论了旋转带电天体外引力场的某些性质,得出如下结果:1.黑洞不可能具有角动量和电荷,即转动的天体(无论带电与否)不可能是黑洞。Kerr黑洞及Kerr-Newman黑洞是不存在的。2.对于一个旋转的带电的轴对称天体而言,存在着一个与θ有关的“临界径向(坐标)距离”r_k(θ),当r>r_k(θ)时,天体的引力场表现为通常的吸引作用;而当R(天体半径)相似文献   

利用低轨卫星激光资料检验地球引力场模型的精度

地球引力场模型是人造卫星轨道计算中最重要的动力学模型之一.近年来国际上空间重力卫星计划取得了极大成功,相继推出了一系列新的引力场模型.从近地卫星轨道计算的角度检验了2种传统引力场模型(JGM3,EGM96)和4种新引力场模型(EIGENCHAMP05S,GGM03S,GOCE02S,EGM2008)的精度,利用4颗近地卫星的激光测距资料进行精密定轨预报,统计比较了不同模型的定轨残差和预报误差.结果表明:(1)4种新引力场模型精度基本在同一水平,对于近地卫星定轨精度普遍优于9 cm,最高达到5cm,相对于JGM3和EGM96模型有明显改善;(2)以JGM3模型为基准,EGM96模型的精度有所提高,2000年以后的4种新模型的精度则普遍提高了12%～47%(定轨)和63%(预报).70阶之前定轨精度随着模型阶次增大而提高,70阶以后定轨精度基本保持稳定,这表明对于近地卫星轨道计算而言,70阶的引力场已经能够满足厘米级的精度需求.     

高维静态流体球的Einstein场方程新解

本文给出了高维时空中，静态流体球的爱因斯坦场方程新解。     

约束条件和数值积分

自治的哈密顿系统存在约束条件，例如能量积分或广义相对论中的4速度大小为常数，它能否在数值积分过程中始终满足将直接影响数值稳定性．在牛顿力学中哈密顿系统的动能一般为椭圆型，直接运用约束条件对方程进行降阶存在开平方判断正负号的困难，导致应用高精度的经典数值积分器时能量存在耗散．然而相对论力学的度规为双曲型，利用约束条件有可能实行方程降阶．在时空具有一定对称性的情况下，能够找到整个时空的一个全局变换使变换后的度规的主对角线某一元素为零，于是从约束方程中不需开平方能够解出某一动量，顺利实现运动方程的降阶．相对论力学中另一个可以降阶的模型是Mixmaster宇宙模型．数值实验表明将经典算法用于降阶后的运动方程能够严格地满足约束，但不一定能保持辛结构。     

基于GRACE数据的西南陆地水储量分析

利用地球重力卫星GRACE(Gravity Recovey and Climate Experiment)2005年1月～2010年4月期间64个月的数据,对我国西南地区陆地水储量变化进行了反演.结果表明,选取适当的高斯半径(R=600 km)和所采用数据的平均引力场作为背景引力场,则基于GRACE数据反演的西南陆地水...     

二阶后牛顿光线轨迹方程

根据DSX体系的后牛顿近似理论,直接由Lagrange方程导出了轴对称稳态时空中光子的二阶后牛顿轨迹方程,并求得在赤道平面内传播的光线偏转角.在可测量精度范围内,得到的结论与Schwarzschild和Kerr度规下的情况相吻合.