引力磁单极子及低速引力双荷粒子的引力辐射研究

论文摘要

为了使有源麦克斯韦方程组具有电磁对偶性，狄拉克提出了磁单极子概念，并进而在量子理论框架内，通过计算得出了电荷量子化条件，即(eg)／((?)c)=1／2n(n=±1，±2，…)。随后，狄拉克又特别强调，磁单极子应该对应着一个半无限长奇异弦(狄拉克弦)的端点，由此便形成了狄拉克磁单极子理论，该理论有助于人们将有源麦克斯韦方程组表达成对偶形式。本文采用双矢势的描述方法，分别讨论了低速和高速双荷粒子的电磁辐射问题。基于此，首先，在弱场近似条件下，通过线性化的引力理论与电磁理论的比较分析发现，爱因斯坦场方程呈现出麦克斯韦方程组的结构形式。据此，我们不仅可以仿照狄拉克理论引入引力磁单极子(引力磁荷)来和质量(引力电荷)相对应，从而使线性化的爱因斯坦场方程也具有对称、完美的结构形式，而且还可以借鉴经典电磁辐射的展开方法——小参数法对引力辐射进行多极展开。其次，根据引力磁荷与引力电荷的对偶性，由变分原理推导出广义的引力场方程组；并且，在弱场近似条件下，该方程组可以自然地恢复到狄拉克—麦克斯韦方程组的形式。这不仅体现出了引力场与电磁场的相似性，同时也表明了上述结果的合理性。此外，我们还推出了低速引力双荷粒子的引力辐射解，并分析和讨论了该解的一般性质，给出了低速运动分别带质量和对偶质量粒子的引力辐射。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 第二章 双荷（Dyon）粒子电磁辐射的对偶理论
• 2.1 磁单极子理论
• 2.1.1 无源麦克斯韦方程组的电磁对偶性
• 2.1.2 狄拉克磁单极子
• 2.1.3 有源麦克斯韦方程组的电磁对偶性
• 2.2 双荷粒子的电磁辐射
• 2.2.1 电磁波的辐射
• 2.2.2 低速双荷粒子的电磁辐射
• 2.2.3 高速双荷粒子的电磁辐射
• 2.3 小结
• 第三章 引力磁单极子及引力辐射理论
• 3.1 广义相对论的基本假设及弱场线性近似
• 3.2 线性化的引力理论和电磁理论的比较
• 3.3 引力磁单极子
• 3.4 引力辐射
• 3.5 小结
• 第四章 低速引力双荷粒子的引力辐射研究
• 4.1 广义的引力场方程组
• 4.2 弱场近似条件下广义引力场方程组的形式
• 4.3 低速引力双荷粒子的引力辐射
• 4.3.1 引力四极辐射
• 4.3.2 低速引力双荷粒子的引力辐射
• 4.4 小结
• 第五章 总结及展望
• 参考文献
• 致谢