引力場的能量、動量、角動量及其規(guī)范相關(guān)性的研究.pdf

1、人類很早認知并研究的引力是自然界中四種基本相互作用之一。主流的引力理論有:經(jīng)典物理領(lǐng)域中,1687年牛頓提出的萬有引力理論;現(xiàn)代物理領(lǐng)域中,1915年愛因斯坦的廣義相對論理論(可退回到經(jīng)典物理中的萬有引力理論)。規(guī)范場理論是現(xiàn)階段公認的研究基本相互作用強大理論工具,已經(jīng)成功地幫助人類理解了電磁、弱及強相互作用的本質(zhì)。本文將利用規(guī)范場理論研究引力相互作用的性質(zhì)。具體來講,本文將規(guī)范場理中的規(guī)范不變原理應(yīng)用到廣義相對論理論中,分析引力場的規(guī)

2、范相關(guān)性問題,從而得到引力場三個重要物理量-規(guī)范不變性的能量、動量及角動量。
　　面對廣義協(xié)變性原理的一般理解:“任意一點的引力場可通過局域地引入一個非慣性系消除,從而導致引力場在不同坐標系中能量可有可無”。本文的理解是:“引力效應(yīng)可被局域消除,而引力本身(即引力場的能量)卻不能消除”。基于這種觀點,本文將引力效應(yīng)可局域消除性質(zhì)歸因于引力場存在多余非物理自由度。繼而闡述兩種方法消除引力場的這種多余規(guī)范自由度。第一,根據(jù)阿貝爾規(guī)范場

3、中輻射規(guī)范可將矢量場中多余非物理自由度完全消除。本文也將尋找引力場中的“輻射”規(guī)范。不幸地是,引力場中的輻射規(guī)范并不唯一。在本文中證明了存在多種引力場的一般“輻射”規(guī)范,它們均可完全消除引力場中度規(guī)的非物理自由度。對于眾多的“輻射”規(guī)范,本文著重分析了不同規(guī)范的利弊。最后研究表明,這種非唯一性的“輻射”規(guī)范所帶來的復雜性是張量場特有的。第二,利用最近幾年逐漸發(fā)展完善的阿貝爾規(guī)范場和非阿貝爾規(guī)范場的物理分解方法,消除這些規(guī)范場變量中的多余