科学网

 找回密码
  注册

tag 标签: 牛顿引力理论

相关帖子

版块 作者 回复/查看 最后发表

没有相关内容

相关日志

什么是万有引力?它是如何出现的?(一)
热度 5 chenfap 2011-1-29 10:04
什么是万有引力?它是如何出现的?(一) ‘万有引力的根源’问题,亦即‘万有引力是如何出现的?’问题,在网上博客中常有讨论。 要研究‘万有引力是如何出现的?’,先要弄清楚‘什么是万有引力?’。‘万有引力’是存在于两个物质之间的相互吸引力,物质处于任何状态都存在万有引力。物质存在的形式可以是场,也可以是质点(或粒子),故‘物质之间’的概念包括场与场之间、场与质点之间、质点与质点之间。‘物质处于任何状态’是指,不管物质是场还是质点,不管物质是否运动和运动的速度如何,不管物质是否带电,不管物质粒子是否带有色荷,等等,两个物质之间恒存在‘万有引力’;正因为如此,这个引力才加上‘万有’来形容。 ‘万有引力是如何出现的’呢?从牛顿开始,物理学一直在研究这个问题。牛顿引力理论认为物质的质量是万有引力之源。两个具有质量的物体,就必然要出现引力,这仿如两个具有电量的物体,就必然要出现静电力相类似。可是牛顿引力理论的成立是有条件的,它的适用范围是比较狭小的。例如,牛顿引力理论只适用于低速物体和弱引力场的情况,牛顿引力理论也无能处理涉及光子、胶子等质量为零的粒子之引力问题。可是广义相对论能够适用于任何速度的物体和任何强弱的引力场,也能够处理涉及光子、胶子等质量为零的粒子之引力问题。显然,广义相对论对万有引力的理解比牛顿引力理论的理解大大的向前跨进了,决不能说广义相对 论与牛顿的引力理论相比没有任何进步 。 广义相对论认为物质的能动张量(其中包含能量、动量、能量流、动量流)是万有引力之源。一个具有能动张量的物体,必然要在它的周围出现引力场;而这个引力场必然要对位于此场中的另一物体施加万有引力作用。这仿如 4 维电流(其中时间维为电量)是电磁力之源。( --- 为了能深入理解,这里要求读者学过电动力学,如果没有学过电动力学,可暂时承认,以后再补这方面的知识。否则只能停步不前)一个具有 4 维电流的物体,必然必然要在它的周围出现电磁场;而这个电磁场必然要对位于此场中的另一物体施加电磁力作用。 大家都知道,两个静止电荷之间存在静电力,两个运动电荷之间存在磁力。有一些只懂牛顿引力理论、不懂广义相对论的人往往会提出这样的问题:牛顿引力只相当于‘电引力’,两个运动质‘量之间是否还存在‘磁引力’? 其实,‘电引力’和‘磁引力’全包含在广义相对论的场方程中;前面已讲过,不管物质是否运动和运动的速度如何,广义相对论的场方程都是适用的。不过,比起‘电引力’,‘磁引力’很小,以致在一般情况下观察不出来。
个人分类: 未分类|12674 次阅读|6 个评论
广义相对论如何对牛顿引力理论进行改造
chenfap 2009-4-30 15:39
广义相对论如何对 牛顿引力理论进行改 造 大家知道 , 牛顿引力理论可看作广义相对论的理论在弱场和低速条件下的近似。还应当强调指出,牛顿引力理论同广义相对论的根本区别在于:前者是建立在经典力学基础上的以质点为对象的引力理论 , 研究的是质点与质点之间的引力相互作用 , 后者是建立在相对论基础上的以场为对象的引力理论 , 研究的是物质场与引力场的相互关系。这两种理论有着本质的不同。在牛顿引力理论中,引力作用是超距作用,这不符合相对论的精神,也难以理解超距作用是如何传播的。牛顿本人就此曾说过 ...... 这据我看来是一种莫大的荒谬 ...... 。因此要研究引力理论就必须对牛顿引力理论进行改造。把以质点为对象的引力理论相对论化是很困难的,把以场为对象的引力理论相对论化则较易进行。 在狭义 相对论中, 拉氏函数在 Poicare 变换下,具有 不变性。在广 义 相对论 中则为, 拉氏函数密度则在局域 Poicare 变换下,具有不 变性。 利用上述一些特性,进行数学运算,就可求出 式 (2) 所示的 引力场方程以及 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律, 爱因斯坦 守恒定律。详细的推导 运算请见文献 。 广义相对论中的引力场方程、 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律或 爱因斯坦 守恒定律是宇宙学的理论基础。 参考文献 刘辽,赵峥 . 2004, 广义相对论(第二版) . 高等教育出版社 , 北京 . Chen F. P. 2008, Field equations and conservation laws derived from the generalized Einsteins Lagrangian density for a gravitational system and their implications to cosmology. Int.J.Theor.Phys.47,421. Chen F. P. 2008, A Further Generalized Lagrangian Density and Its Special Cases. Int.J.Theor.Phys.47 , 2722. 陈方培 .2008, 引力体系的拉氏量与能动张量密度守恒定律及场方程 ( 引力体系协变的能动张量密度及其守恒定律与某些应用 I ). 中国科技论文在线 200802-56.
个人分类: 未分类|4277 次阅读|2 个评论
为什么不能用牛顿引力理论和牛顿力学来研究整个宇宙?
chenfap 2009-3-23 09:03
为什么 不能用牛顿引力理论和牛顿力学来研究整个宇宙 ? ( 宇宙演化中的逻辑关联Ⅻ 主流宇宙学的理论 基础(二) ) 我在《宇宙演化中的逻辑关联Ⅺ 现代 宇宙学的天文 观 测基础及其解释(一)》那篇博文中曾指出 , 牛顿引力理论和牛顿力学是不可能应用来研究整个宇宙的,现在来详细说明这个问题。 首先指出,牛顿引力理论和牛顿力学理论均可看作广义相对论的理论(引力场方程和粒子运动方程)在弱场和低速条件下的近似 。只有满足这两个条件时,才可以应用牛顿引力理论和牛顿力学理论来研究问题。在局部时空中的某些天体常可处于弱场和低速的情况下,故可用牛顿引力理论和牛顿力学理论来研究它们的运动。而对于整个宇宙,其中必包含强引力场(如黑洞刚要形成时之星体附近的引力场等)和高速物质粒子(如光子气、中微子辐射等,微波背景辐射便是光子气);对这些情况只能应用广义相对论来进行研究,而不可能应用牛顿引力理论和牛顿力学来进行研究。 其次还要指出, 无限宇宙与牛顿理论二者之间存在着难以克服的内在矛盾。牛顿曾认为,为了避免宇宙坍缩,物质必须均匀分布在无限的空间之内。可是,把 牛顿引力理论和 牛顿力学 应用于 无限宇宙这一物理体系,仍然得出宇宙要坍缩,而根本得不到一个自洽的宇宙演化模型 。 以上两个方面就是为什么 不能用牛顿引力理论和牛顿力学来研究整个宇宙的主要理由。 若以 星系为单元并 把 宇宙中的物质看成 理想流体,对于这个理想流体的某些局部,可以认为 弱场和低速的条件近似地满足,因而也可以用牛顿引力理论和 牛顿力学对之研究,所得出的结果与 应用广义相对论 得到的结果相类 似,这就是牛顿宇宙学;详细讨论请参考文献 。在这里我们只是指出,牛顿宇宙学只是一种近似的方法,它不包含物理实质。 参考文献 Weinberg S. 1972, Gravitation and Cosmology, Wiley, New York . 冯麟保 .1994, 宇宙学引论 . 科学出版社 , 北京 . 俞允强, 2003 ,热 大爆炸宇宙学,北京大学出版社,北京 .
个人分类: 未分类|6107 次阅读|1 个评论

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-6-19 03:04

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部