整体单极子黑洞引力场中的加速效应

论文摘要

引力效应是天体物理学和理论物理学中一个非常重要的研究内容。对各类引力效应的理论研究对于解释具体的天文现象有着重要的现实意义。人们根据爱因斯坦的引力场方程,可以得出许多牛顿引力理论中所没有的推论,其中一些可以或多或少地被赋予物理解释,这些推论被称为引力效应。在牛顿力学中,引力场中试验粒子的加速度和引力之间的联系由运动方程确定,场对物体的作用总表现为引力而没有斥力。在广义相对论中,不仅运动方程复杂化了,而且它们的解释也复杂化了。引力场中的试验粒子等效于弯曲时空中的自由粒子,沿测地线作惯性运动[1],不涉及加速度和力的概念。当采用局部洛伦兹截面来研究物体运动时,就又回到了加速度和力的概念。通常文献中只给出加速度的一阶近似表达式,本文给出广义相对论加速度的解析表达式。对于广义相对论加速度的推导,本文采用了Landao和Lifshitz给出的关于本征时、坐标时以及速度、加速度等基本概念和表述[2]。虽然选取了局部洛伦兹截面,回到了加速度和力的概念,但由于所有推导的公式中均含有该点的度规张量,因此所得结果均考虑了引力场的存在,或者说是在弯曲时空中。所以得到的诸结果均属于广义相对论的,与牛顿力学中的截然不同。引力场中的加速效应（含斥力效应）属于广义相对论引力效应的一种。国内外已有许多文章讨论了诸种广义相对论的引力效应[3]o文[4]、[5]讨论了在Reissner-Nordstrom引力场中的负加速度效应,得到了加速度变号的临界面rc=e2/2m;文中还讨论了在Kerr-Newman-Kasuga引力场中的斥力效应,得到了引力变斥力的临界面为rc=（e2+q2）/2m。本文讨论了一类含整体单极子黑洞的引力场中的加速效应。早期宇宙的相变会产生许多拓扑缺陷。拓扑缺陷的类型依赖于真空流行μ,的拓扑。Barriola和Vilenkin得到了Einstein方程的一个近似解[6],该解描述了一个具有整体单极子的黑洞。这样一个黑洞可以在宇宙早期由一个施瓦西黑洞吞并一个单极子形成。另外,Mukunda和Vilenkin得到了一个包含宇宙弦的真空解[7],该时空具有一个锥形的拓扑。对于这类黑洞的引力效应国内外许多文章都有讨论[8]。本文主要讨论了含整体单极子黑洞的引力场中的加速效应。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 第二章 广义相对论加速度的解析表达式
• 2.1 引言
• 2.2 时间与空间间隔
• 2.3 广义相对论中的同时性
• 2.4 加速度的表达式
• 第三章 引力加速效应
• 3.1 Schwarzschild场中的加速效应
• i=0的情况'>3.1.1 vⁱ=0的情况
• i≠0的情况'>3.1.2 vⁱ≠0的情况
• 3.2 引力电荷产生的加速效应
• 3.2.1 中性试验粒子受到引力推斥
• 3.2.2 试验电荷的加速度
• 3.3 Kerr场中的加速效应
• 3.3.1 Kerr场中加速度随位置的变化
• 3.3.2 类Coriolis加速度
• 3.3.3 试验自旋的加速效应
• 3.4 其他引力场中的加速效应
• 3.4.1 宇宙因子项的贡献
• 3.4.2 引力波场中的加速效应
• 3.4.3 引力波对自转的影响
• 3.4.4 引力波场中的谐振子
• 3.4.5 CM场中的加速效应
• 第四章 整体单极子黑洞引力场中的加速效应
• 4.1 引言
• 4.2 含整体单极子黑洞引力场度规
• 4.3 整体单极子黑洞引力场中的加速效应
• 4.4 小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的论文
• 致谢