广义相对论 编辑
广义相对论是现代物理中基于相对性原理利用几何学语言描述的万有引力理论。该理论由阿尔伯特·爱因斯坦等人自1907年开始发展,最终在1915年基本完成。广义相对论将经典的牛顿万有引力定律狭义相对论加以推广。在广义相对论中,引力被描述为时空的一种几何属性,而时空的曲率则通过爱因斯坦场方程和处于其中的物质辐射能量动量联系在一起。
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弦理论,又称弦论,是发展中理论物理学的一支,结合量子力学和广义相对论为万有理论。弦理论用一段段“能量弦线”作最基本单位以说明宇宙里所有微观粒子如电子、夸克微中子都由这一维的“能量线”所组成;换而言之,弦论主张“弦”以不同的振动模式对应到自然界的各种基本粒子。
广义相对论里,重力波是时空的涟漪。当投掷石头到池塘里时,会在池塘表面产生涟漪,从石头入水的位置向外传播。当带质量物体呈加速度运动时,也会在时空产生涟漪,从带质量物体位置向外传播,这种时空的涟漪就是重力波。由于广义相对论限制了引力相互作用的传播速度为光速,因此两个宇宙物体间万有引力的感应会产生重力波的现象,我们可以想像在平面上放置一颗重球移动后,造成平面的时空扭曲波扩散出去要一段时间,之后才会对远方的另一颗球产生影响。相反地说,牛顿万有引力定律中的交互作用是以无限的速度传播,所以在这一理论下并不存在重力波。
开普勒轨道是天体力学描述在三维空间的椭圆、抛物线或双曲线轨道上运动的物体在二维轨道平面上的轨道运动。它只考虑两个点状物体之间的引力作用,而忽略与其它物体之间引力交互作用的摄动、阻力、太阳辐射压、非球面的中心物体等等。因此说它是二体问题,也就是所谓的开普勒问题的一个特殊解。在经典力学中,它也不会考虑到广义相对论的影响。开普勒轨道可以用六个轨道要素呈现出各种不同型式的轨道。
PSR B1913+16,又称PSR J1915+1606,PSR 1913+16,是一颗位于双星系统中的脉冲星,它和一颗中子星围绕同一个质心公转。这颗中子星是于1974年由普林斯顿大学物理学家拉塞尔·赫尔斯和约瑟夫·泰勒发现,因此亦被称为赫尔斯-泰勒脉冲双星。PSR B1913+16是人类发现的首个脉冲双星系统,通过对其深入研究首次发现重力波存在的间接定量证据,是对爱因斯坦广义相对论的一项重要验证,两人也因此获得1993年诺贝尔物理学奖。
时间旅行或称时空旅行、时光旅行或穿越时空等,泛指人或物体由某一时间移至另一时间点,类似在空间中的移动。所有事物都顺着时间一分一秒地自然前进,因此这里的时间旅行单指违反这种自然时间变化的方式:前往未来,或是回到过去。这在时空哲学和虚构作品中是广为人知的概念。时间旅行通常借着存在于假想中的时间机器进行,这概念因1895年H·G·威尔斯的小说《时间机器》而普及起来。根据目前的物理学,无法确定是否可能进行回溯时间旅行;而在狭义相对论和广义相对论的架构下,朝向未来的时间旅行已被透彻了解,且是经过大量观测的现象。然而,现今的科技无法让一物相对于另一物的时间超越或延迟超过几毫秒。至于回溯的时间旅行,找到允许这件事的广义相对论解不是不可能,但符合该解的条件可能在物理上无法达成。理论物理学对时空旅行的支持非常有限,通常只牵涉到量子力学或虫洞。
约瑟夫·胡顿·泰勒,美国物理学家。他和拉塞尔·赫尔斯共同发现史上第一个位于双星系统脉冲星PSR B1913+16,并通过对其深入研究首次发现重力波存在的间接定量证据, 是对爱因斯坦广义相对论的一项重要验证。泰勒也因此和赫尔斯一同获得1993年诺贝尔物理学奖。
伯纳德·F·舒茨 ,出生于新泽西州帕特森,美国物理学家。他的研究方向是阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论,特别是重力波物理。 他是卡迪夫大学物理和天文学的教授,同时也是是德国波茨坦天体物理学团队的主任和领导者,也是负责GEO600合作组的数据分析的主要研究员。舒茨也是负责规划和发展空间引力波探测器 激光干涉空间天线的科学团队的一员。舒茨对在线的、开放获取评论类期刊活着的相对论评论的设立起到了重要作用。
引力波天文学是观测天文学20世纪中叶以来逐渐兴起的一个新兴分支,其发展基础是广义相对论中万有引力的辐射理论在各类相对论性天体系统研究中的应用。传统天文学主要是使用电磁波来观测各种天体系统,而引力波天文学则是通过重力波来观测发出引力辐射的天体系统。由于万有引力和电磁力相比强度十分微弱,引力波的直接观测需要利用到当今最高端科技。
史蒂芬·威廉·霍金,名誉勋位,英帝国司令勋章,皇家学会院士,FRSA,英国理论物理学、宇宙学家及作家,生前任职剑桥大学理论宇宙学中心研究主任。他在科学上有许多贡献,包括与罗杰·潘洛斯共同合作提出在广义相对论框架内的潘洛斯–霍金奇性定理,以及他对关于黑洞会发放辐射的理论性预测。霍金是第一个提出由广义相对论和量子力学联合解释的宇宙学理论之人。他是量子力学的多世界诠释的积极支持者。
在古典物理学与广义相对论中,重力场是用以描述重力现象的科学模型:一个带有质量的物体会在其周围的空间中建立起重力场,而任何存在在这个空间中的其他带有质量的物体便会受到该重力场的影响而受到一作用力,此作用力便是重力。在SI制中,重力场的单位是[m/s²]。