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关于引力场的能量问题

设p:表示引力场的总能量一动量赝张量密度,口表示引力场中任意一个局部区域,则在某一坐标系 (z。) a—O,l,2,3;z0一ff (1)中,包含在|口中引力场的总能量E。将由表示引力场总能量密度分量锑的下列三维积分给出: r ● E口=;I 臼8d。z. (2) J口现在如果另取一个坐标系(z:),P—O,l,2,3,它与坐标系(1)式具有如下纯空间坐标变换关系: z:==茗0,第:==,毛(zl,髫2,z3) 辰==1,2,3, (3)(例如从直角坐标变换到球坐标而时间不变)则在新坐标系中,包含在同一区域口中的引力场的总能量冒二为 r E二=一1日≯扩z’. (4) J0一个合理的要求是,(2)式和(4)式这两个表示同一个局部区域口中的能量应该相等,即应该有 冒名一E口 或 \p,0拽’一\98班, (5) 3 Q 3 Q即对纯空间坐标变换(3)式,引力场中任一局部区域中的能量应该是不变量.只有这样,局部区域口中的能量才算是...  (本文共11页) 阅读全文>>

《中国科学》1977年03期
中国科学

引力场能量密度的恒正性问题

近代电磁理论承认电磁场是物质的一种形式.它传递着带电物体之间的作用,井且可以电磁波的形式脱离带电物质而单独存在.带电物体间的电磁作用和星体之间的引力作用的相似性早就为人们所注意.人们很自然的认为传递引力作用的引力场也和电磁场一样是物质的一种新的形式.引力场满足爱因斯坦的引力场方程,正象电磁场满足麦克斯韦方程一样.但是很多年来在引力场是否具有物质性这个问题上存在着很多不同意见’).这就牵涉到引力波是否存在的问题.如果人们能够在实验上证明引力波确实是存在的,那将是对于引力场的物质性的一个有力的肯定. 本文讨论了引力场能量密度的恒正性问题.如果承认引力场是一种形式的物质,那就必须要求在引力场中的能量密度恒取正值.负能量密度相应于负质量密度,自然界迄今尚未发现质量为负的物质.一般说,如果能量密度可取负值,在一些特别的情况里人们将可以使能量不断下降到更负的值而无限制的取得能量,这将构成一个第二种的恒动机.对于电磁场,这个能量密度恒正是满足...  (本文共8页) 阅读全文>>

《北方工业大学学报》1987年01期
北方工业大学学报

关于引力场的能量问题

一、引言引力场的能量是广义相对论中一个迄今为止仍没有得到令人满意解决的间题。我们知道,引力场的作用函数是R寸一g,它是个标量密度。若令W=R甲几,则作用积分丁Wd(l)场量g,、变分,就给出真空爱因斯坦场方程。作用积分式(1)可以很容易地建立广义对论的拉格朗日(Lagrange)表述!么1,即导出拉氏密度卜甲几g’‘({几}{窟r}一{i又}{几})(2))一箭=“斌“‘。一如。R)=0(3) 按照Hilbert!”1、Weyl[。1、Klein[71和Noetherial研究无穷小坐标变换与一物理体系的微分恒等式及守恒定律关系的思想,一个物理体系的作用函数在含任意教的无穷小变换下不变时,将导致某些微分恒等式。因为W是个标量密度,所以脚d‘x是个标量。它不仅对一个任意的坐标变换是不变的,而且严格地说,在一个小的坐标变换下它也是不变的。所以对雌‘。专门进行无限小坐标变换,就可以导力场总能动张量的微分恒等式(参阅“二”的证明):召几...  (本文共16页) 阅读全文>>

《辽宁师范大学学报(自然科学版)》1987年02期
辽宁师范大学学报(自然科学版)

Noether定理与引力场的能量动量问题

按现代场论的观点,守恒量是与物理系统的一定对称性相联系的,能量动量守恒即是物理系统具有时空平移对称性的结果〔,J。但与其它场的能量动量的定义不同,在广义相对论中,引力场的能量动量却不是由这一普遍性结论出发来定义,而是为了得到一个四维散度等于零的量用一种特殊方法定义的川。这就使得引力场处于与其它场不同的特珠地位,从自然规律和物理理论的统一性的观点来看,这一点很不自然。而这一不自然的定义,一直延续到引力规范理论中[3l。 作者认为,从规范场理论的观点看来,引力场与电磁场、弱相互作川场处于同样地位,因此,它的守恒量的定义也不应特殊。术文正是从这一思想出发,将Noe飞llc:定理运用于包含引力场的物埋系统,得到了与现代场论形式上一致的引力场的能量动量的定义式及引力场方程的杨一Mills形式,证明了在Poi二时c弓}力规范理论,即在Riemann一C。川an时空的引力理论中,引力场的正则能量动量与对称能量动量的定义一致。一、推广的Noet...  (本文共7页) 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

引力场的能量、动量、角动量及其规范相关性的研究

人类很早认知并研究的引力是自然界中四种基本相互作用之一。主流的引力理论有:经典物理领域中,1687年牛顿提出的万有引力理论;现代物理领域中,1915年爱因斯坦的广义相对论理论(可退回到经典物理中的万有引力理论)。规范场理论是现阶段公认的研究基本相互作用强大理论工具,已经成功地帮助人类理解了电磁、弱及强相互作用的本质。本文将利用规范场理论研究引力相互作用的性质。具体来讲,本文将规范场理中的规范不变原理应用到广义相对论理论中,分析引力场的规范相关性问题,从而得到引力场三个重要物理量—规范不变性的能量、动量及角动量。面对广义协变性原理的一般理解:“任意一点的引力场可通过局域地引入一个非惯性系消除,从而导致引力场在不同坐标系中能量可有可无”。本文的理解是:“引力效应可被局域消除,而引力本身(即引力场的能量)却不能消除”。基于这种观点,本文将引力效应可局域消除性质归因于引力场存在多余非物理自由度。继而阐述两种方法消除引力场的这种多余规范自...  (本文共102页) 本文目录 | 阅读全文>>

《长沙铁道学院学报》1982年02期
长沙铁道学院学报

任意加速带电质点的引力场(E—M方程组的解)

I、引言 不.Kinoersle,川(1969)从形如夕,,=刀。,一Zor一“。。a,的度规出发,选择特殊的坐标系,得到一个含四个任意时间函数的度规: 夕u。=i一Zareoso一rZ(fZ+夕Zoin“0)一Zmr一‘ 夕。,=1,夕,。=rZf,夕,,=rZ夕sin20,,。=一rZ,g,。=一rZsin20式中 f二一a(u)sin口+b(u)sin中+e(:‘)eos卿 夕“b(u)etgoeos卯一e(u)etgo·sin中此度规考虑了场源可以有任意加速度,但场源是不带电的。本文在允许场源有任意加速度的情况下讨论Einst盯n一Ma二。。U方程组R,,一F料;二1。二口八g“,二石2{一二之二,,弓一粤。;,、,;、*·} 任(1)F,,;汪+F,4;。+F4召;,=o(2)(3)的严格解。 R二万elling:和K.Nodtoe心‘”(1973)提出了了、矢量度规引力理论(犷MG),即除了由通常的度规场之外,还由一...  (本文共5页) 阅读全文>>

《郑州大学学报(自然科学版)》1975年02期
郑州大学学报(自然科学版)

关于引力场中时钟速率的问题

一、问题的提出 对于引力场中静止的标准时钟,我们有 dT=dt亿(i+2小/e“),(1)式中T、t分别为固有时间(标准时钟所记录的时间)和坐标时间,小为时钟所在处的标量引力势。因此,标准时钟的速率依赖于标量引力势;引力势越小,速率越低”’2’。此结论也可表述如下:设引力场中二静止的标准时钟CA和C。分别位于A点和B点,则它们的速率之比为[“]:旦二鑫=了工土2小衣应色、%dTB\1+2中。/e“/(2)式中小A和小。分别为A点和B点的引力势。 在同一参考系中,即在引力场相同的情况下,我们可以采用不同的坐标系[4卜如果采用的坐标系不同,一般说小也就不同。那末,当小不同时,对于给定的二标准时钟CA和C。来说,由(2)式算出的速率之比是否一样?换言之,由(2)式算出的,同一引力场中的二标准时钟的速率之比是否与坐标系的选择有关?二、匀速转动参考系中的情况 我们来研究一个特殊的情况:匀速转动的参考系。 设I为惯性参考系,R、O、Z和T为...  (本文共4页) 阅读全文>>