现代物理中的一些基本概念

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1、现代物理中的一些基木概念Wiki屮文版屮找到的物理名词解释不够全，特做此现代物理屮的S本概念以方便屮国人査阅。常曲率吋空Riemann张量只取决于Ricci秘量R。于是，根据缩并的Bianchi恒等式，R在整个吋空是-常数。事实上，这些时空都是均匀的。R=0的常曲率空间是Minkowski时空。R>0的常曲率空间是deSitter吋空。w+v>0的deSitter空间区域构成宁-宙的稳W态模型的时空，这种时空模型扱早illBondi和Gold(1948)、Hoyle(1948)分别提出。在这个模型里，假定物质沿曲面

2、常数｝的测地法线运动。当物质进-步分离吋，更多的物质会不断地产生出來以维持密度力一常数。Bondi和Gold没冇为模型寻求场；/程。不过，Pirani(1955)、HoyleNarlikar(1964)己经指!H，如果我们在通常物质之外再引入负能觉密度的标觉场，则可将度规视为Einstein方程的一个解。那个秘量场(“C"场)还决定於物质的连续产生。稳恒态理论的好处是能做出简单而又明确的预言。但从我们的观点看，它冇两个不令人满意的地方：一是存在负能景；另一点是它的时空只是半个deSitter空间，还可以扩展，尽管存

3、在这些美学上的异议，对稳恒态理论的真正检验还在于其预言是否与实验观测一致。现在看来，它似乎并不一致，尽管观测结果还不是很确定。deSitter空间足测地完备的，但这种空间仍冇些无法用任何测地线连接起來。这种截然不同于那些具冇正定度规的空M。在其有正定度规的空问里，测地线的完备性保证了空间中任意两点至少可用一条测地线连接。代表稳恒态宇宙的半个deSitter空间在过去是不完备的(冇些测地线在幣个空间是完备的，它们穿越/稳恒态区域的边界，因而在那个区域内是不完备的)。与Minkowski空间不同的是，deSitter空

4、间对类时曲线和零曲线都冇在未來和过去的类空无穷远。这一区别对应于这样一个事实：在deSitter时空虽，对观察者的测地线来说，同时存在粒子视界和事件视界。在deSitter空间里，我们考察一族宥着类时测地线历史的粒子。这些粒子必然始于类空无穷远L-并止于类空无穷远L+。令p足粒子0的世界线上的某个事件，即历史上的某一吋刻(沿O的世界线的固冇吋)。p的过去零锥是p吋刻能被0观察到的吋空的所有事件的犯合。某些其他粒子的世界线可能与这个零锥相交，这些粒子对0来说是可见的：反之，可能存在-•些粒子，它们的世界线不与这个零锥

5、相交，它们这时对0來说是不可见的。在稍后于P的吋刻，0可观察到更多粒子，但仍有些粒子是不可见的。我们将0在p吋刻讨见到的粒子与该时刻不讨见粒子的分界称为观察者0在事件p的粒子视界，它代表处于观察者0的视野极限的那些粒子的历史。注意，仅当粒子族内所有粒子的世界线均已知吋，粒子视界才可能确定。如果某个粒子处于视界面上，则事件P就是粒子的生成光锥勾0的世界线相交的一点。另一方面，在Minkowski空间里，所有M它粒子，如果沿类吋测地线运动，则对0的世界线上的任意事件p都是可见的。只要我们仅考虑测地线的观测者族，就可以认

6、为粒子视界的存在是过去零无穷远的类空性的一个结果。所有在P的过去零锥外的事件，直到事件p所代表的时刻，都未被0所见。0的世界线在L+h有一极限。在deSitter吋空里，0的过去零锥(由对实际时空取极限得到，也可直接获&共形时空)足两类事件之间的分界：0在某一吋刻可观察的唞件和0永远也无法观察的壤件。我们称这个界而为世界线的未来事件视界。它是世界线的过去的边界。另一方面，在Minkowski时空M，任一测地观察者的极眼零钸均包含整个时空，故不存在测地观察者永远无法看见的事件。然而，如果观察者作匀加速运动，则其世界线

7、可能冇一个未來事件视界。我们可以认为，测地观察者的未来事件视界的存在是L+的类空性的一个结果。Schwarzschild解以管空间均匀解足描述宇宙大尺度物质分布的一个良好模型，但它们不足以说明像太阳系这样的局部的吋空儿何。我们可以用Schwarzschild解很好地近似描述这种儿何，它代表大质量球对称天体外虚空的球对称时空。事实上，迄今为止所冇为检验广义相对论与Newton理论之间的差异而进行的实验，都是基于这个解的预言。我们考虑球对称时空情形的Einstein方程。或许我们可将球对称时空的基本特征认定为存在这么一

8、条世界线L，它使时空关于L球对称。这样，在以L的任意一点p为屮心、沿过p且乘H+L的所宥测地线上取一常数距离d所定义的每个类空二维曲面Ld上，所冇点都足等价的。如果利用保持L不变的正交群S0(3)來顺序改变p点的方向，则由定义知，时空将保持不变，Ld上相应的点将映射到自身，故吋空允许群S0(3)作为等距变换群，群的轨道即球而Ld。(有可能存在特殊的d位使曲而