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荷电荷磁旋转引力场中的反弹效应和惯性系拖曳效应

作　者: 何唐梅
导　师: 王永久
学　校: 湖南师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 广义相对论反弹效应惯性系拖曳效应
分类号: O412.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

1916年,爱因斯坦从全新的观点出发建立了新的引力理论——广义相对论。它将空-时几何和引力场统为一体,以其简洁的逻辑和优美的结构令学者们叹服甚至陶醉。运用广义相对论,天体物理学家和天文学家们不仅已经圆满地说明了很多牛顿力学所无法解释的物理现象,同时也预言了很多有趣的物理现象,其中有的正期待着实验的证实。在广义相对论物理学中,天体的旋转会导致许多有趣的,甚至新奇的引力效应。因此,对这类旋转天体引力场的研究就具有重要的现实意义。所以近年来成为炙手可热的研究课题。而带有电荷和磁荷的旋转天体的引力场是其中较复杂的引力场,对该引力场的研究目前还很鲜见。本文,我们将着重研究在这类引力场,即Kerr-Newman-Kasuya场中的两大典型的引力效应:反弹效应和惯性系拖曳效应。我们选择一个适当的坐标系,通过计算,分别得到了中性试验粒子的四维速度的表达式,并由此确定了反弹效应发生的界面,即试验粒子速度为零的界面,同时还分析了不同情况下反弹效应的性质。结果表明:在Kerr-Newman-Kasuya场中,由电荷和磁荷引起的斥力使得中性试验粒子在r₀=（e²+q²）/（2m）的面上发生反弹效应。如果令磁荷和角动量为零,则得到Reissner-Nordstr（?）m场中的反弹效应。另外,我们还简单介绍了当引力场描述黑洞和坍缩星体等不同时空时反弹效应所表现出的不同性质。同样,从在Kerr-Newman-Kasuya时空中运动的中性试验粒子的拉格朗日方程以及引力场的度规出发,通过一套数学推导,我们获得了中性试验粒子在该引力场中受惯性系拖曳效应的拖曳角速度,其表达式为ω=α（2mr-e²-q²）/[（r²+α²）²-Δα² sin²θ],通过对参量取特殊值,我们分别得到了Kerr-Newman场和Kerr场中的惯性系拖曳效应角速度表达式。同时,我们还分析了惯性系拖曳效应在黑洞时空中的性质。

荷电荷磁旋转引力场中的反弹效应和惯性系拖曳效应

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