空间定位的相对论“观测”修正原理与方法新探

本文针对地球卫星导航定位目前约定俗成的狭义和广义两个相对论的修正方法,从狭义和广义相对论的原理本质进行了研究与探讨。在狭义相对论的等效原理和拓展原理的基础上,对广义相对论重新认识,在分析其“佯谬”的基础上,进一步深入认知广义相对论的本质和局限性,提出了广义相对论的等效原理的设想,使得杨-米尔斯场的表达成为可能。随后还提出超光速拓展原理的设想。对现在使用的狭义和广义相对论的空间定位的使用方法做出了合乎客观逻辑的解释,从而提出了将实际操作也做出相应调整的重大建议。最后对以后广袤太空空间的相对论修正的使用提醒要回归相对论的本质以及注意实际操作的合理性。

基于实稳定方法的原子核单粒子共振相对论Hartree-Fock模型

利用坐标空间的实稳定方法,在相对论Hartree-Fock(RHF)理论框架下发展了原子核单粒子共振态结构模型.具体以^(120)Sn的低激发中子共振态为例,探讨了交换项在影响共振能量、宽度以及自旋-轨道劈裂等性质中的作用.相较于一般的相对论平均场(RMF)理论,RHF中交换项的引入改变了核介质中有效核力的动力学平衡机制,进而影响共振态单粒子势的描述.对于一般的宽共振态,这可能导致相对更低的共振能量和更小的共振宽度.此外,对^(120)Sn共振态中νi_(13/2)与νi_(11/2)自旋伙伴态,还分析了交换项对其自旋-轨道劈裂的相关效应.与束缚态情形相比,共振态中自旋伙伴态的波函数可能存在显著区别,单粒子有效势与能量也相应发生改变.结果表明,不仅自旋-轨道相互作用,单粒子有效势中其他成分也是影响共振态自旋-轨道劈裂的重要因素.

Ku波段全腔提取相对论磁控管仿真设计

为了拓展相对论磁控管工作频段,设计了一个Ku波段高效率全腔提取相对论磁控管。该器件采用20腔阳极结构,冷腔模拟结果表明其π模工作频率约为13.5 GHz。结合全腔轴向提取技术,在电压150 kV、电流0.41 kA、工作磁场0.4 T的条件下,PIC仿真得到38 MW的仿真功率,工作频率13.47 GHz;仿真得到的功率转换效率约61.6%。仿真结果表明该器件转换效率高,结构紧凑,具有实现轻小型永磁包装的潜质。

狭义相对论时空观的图像解译

狭义相对论的时空观之所以抽象且难以理解,一方面是因为狭义相对论所涉及的时空效应,如同时性的相对性、长度收缩和时间延缓等,在实际中都很难被观测到;另一方面是因为我们很难将这些时空效应同时直观形象地描述出来,并且给出不同参考系各自观测到的时空效应之间的对应关系。本文针对这一问题,利用图示法将两个参考系在不同时刻观测到的时空图像表示出来,并结合具体数值对他们间的对应关系进行讨论。在图示法中同时考虑了同时性的相对性、长度收缩和时间延缓这三个狭义相对论重要的时空效应,这样可直观形象地看到在一个参考系中得到的观测结果会被另一个参考系所认同,正是这些彼此认同的观测结果构成了狭义相对论的时空观。通过对不同参考系中观察到的时空图像及其相互联系的讨论,可以加深学生对狭义相对论时空效应及洛伦兹变换的物理意义的理解。

利用LHAASO实验检验相对论并探索新物理

中国高海拔宇宙线观测站(LHAASO)探测到了迄今最高能量的宇宙光子,其能量超过拍电子伏特量级,开启了超高能伽马天文学的新时代。LHAASO合作组完整记录了伽马暴GRB 221009A的全程爆发过程,首次测得来自伽马暴超出10 TeV的高能光子。这些发现不仅对人们理解宇宙线起源具有重要意义,也为检验相对论并发现新物理提供了很好的契机。文章简要介绍LHAASO的这些观测结果,并指出这些结果可在检验爱因斯坦狭义相对论中洛伦兹不变性、恒定光速的基本假设,以及探索新物理机制的研究中发挥重要作用。

央视新闻中视频《相对论》的人格化“新表达”探析

央视新闻知名IP栏目《相对论》在2024年有了新动作,灵魂人物记者庄胜春的@胜春log悄然登场。这个由《相对论》衍生而来的子账号@胜春log在2024年高考第一天,发布的两条短视频便迅速火出圈。两条短视频分别记录了记者庄胜春与一位送女儿进考场的父亲,一位在考场外看热闹的退休教师奶奶的偶遇、闲聊家常间,将一位爱女但不宠女的父亲,87岁仍关心高考的退休教师形象,鲜活地呈现出来,感动了广大网友。从中视频新闻报道《相对论》到短视频Vlog生态的@胜春log,出镜记者庄胜春的人格化“新表达”之道,方向清晰、姿态平和、表达落地、共情力强。由广播记者转型到视频记者,《相对论》的视频品相与记者的人格化表达相互映照,独具特色。

疾驰与气度之马的“相对论”

马作为古代重要的交通工具与战争伙伴,向来是速度与力量的象征。在历代王朝初创、蒸蒸日上的时期,马匹往往与良将一同得到歌咏。到了王朝已经承平日久,王公贵族们的地位多靠因袭家世或考取功名,而非乘风破浪万里出征获得,马的形象也随之发生有趣的变化。马的神威不再单纯来自写实的疾驰,还要顾及其他各种美德,从而引发骏马速度与气度的“相对论”之思。

热力学中相对论性物理量的探讨与应用

狭义相对论的洛伦兹变换和质能方程是现代物理学的重要基本理论,其应用在物理学分支中具有普适性。热力学和相对论有着内在的联系,基本热力学参量在相对论时空观下有着与经典物理不同的形式。基于热力学中相对性温度的概念,建立了热质在一维导热情形下的相对论动质量与动能量、动量、压强的基本方程,引入了热子气等效质量,从而推导出其宏观运动的动能和势能表达式,并探讨了几个相对性热力学参量在现代物理中的应用。

8毫米相对论orotron的实验研究

文章简述了强相对论毫米波器件的研究动态和相对论orotron(奥罗管)的基本原理,并给出了8毫米相对论orotron的初步实验结果。理论计算与冷测、热测得到的工作波长符合良好,输出功率与脉冲磁场和脉冲电压的关系与预期的一致,所得到的E_(131)模的输出功率为10千瓦量级。同时也讨论了进一步提高功率的努力方向。

氦原子基态相对论能量的理论计算

本文选取由指数形式函数的线性组合所构成的试探性径向波函数,对氦原子基态的非相对论能量进行变分计算,并在此基础上进一步考虑各种相对论效应,包括相对论质量修正、达尔文修正、电子与电子间的接触相互作用以及轨道-轨道相互作用等对其非相对论能量进行修正。

品质因数对TM_(02)模相对论返波管工作模式影响

结合理论分析和数值模拟,研究了TM_(02)模过模结构相对论返波管的模式竞争机制.理论推导得到波纹波导中混合模式与圆波导中对应模式的近似关系,以近似模式作为波导输入来计算包含的高频结构S11参数曲线,分析各模式的品质因数.三维粒子模拟结果显示,当TM_(02)模式的耦合阻抗优势明显时,束波作用点基本不受两端反射影响,输出的其他模式微波主要是由互作用模式转换而来;当耦合阻抗优势不明显时,品质因数的改变会影响束波相互作用,起振模式随之变化.各模式群速度接近时,谐振对工作模式的影响的实质是末端反射主导下的品质因数对模式的影响.品质因数和耦合阻抗对返波管工作模式的共同作用为在输出模式稳定的前提下优化输出功率、降低磁场提供了更大空间,使用多目标优化设计算法对相对论返波管进行优化,最终三维模拟得到的返波管输出功率达到534 MW,TM_(02)模式输出功率占比94.95%.

二维片状相对论电子束到靶规律研究

相对论电子束在理想顺磁环境下能够以较高的注量率击中靶目标,但实际情况中由于受环境的影响,相对论电子束的传输方向可能会与地磁场呈小角度偏差,因此会受到地磁场的作用产生拉莫尔进动,影响电子束的到靶瞄准以及到靶注量。基于二维片状相对论电子束,分别对相对论电子束顺磁和偏离磁场3°角两种传输情况进行仿真模拟,通过模拟束团的传输过程,分析研究了顺磁环境下不同传输距离束团到靶率的变化规律,以及偏离磁场3°角时传输过程中注量率的变化规律,为相对论电子束到靶率的预估和靶目标的瞄准提供数据参考。

带双腔反射器的X波段低磁场过模相对论返波管振荡器

提出了一种X波段过模低磁场高效率相对论返波管振荡器(RBWO),其主要结构包括一个双谐振腔反射器、一个周期性慢波结构和一个插入式同轴内导体模式选择器。该RBWO采用了过模结构,较大的过模比带来了更高的功率容量。慢波结构分为空心与同轴两部分,插入同轴避免了高阶模式的竞争,使两段慢波结构分别工作在TM_(02)和同轴TM_(01)模式下。同时,插入同轴还起着模式转换的功能,将TM_(02)转化为TM_(01),最终在输出波导中输出纯TM_(01)模式。双谐振腔反射器使慢波结构在过模条件下与二极管区域能够实现良好隔离,同时为电子束提供足够的预调制,实现在低磁场下较高的微波转化效率。利用粒子模拟仿真对器件进行优化设计,在二极管电压850 kV、束流11.74 kA、引导磁场0.63 T的条件下,获得了3.5 GW的微波输出功率,微波中心频率为9.46 GHz,转换效率约为35%。

相对论体系下卫星原时及星间钟差机理建模

面向新一代导航卫星对高精度自主时间基准的需求,针对皮秒级星间钟差机理不清晰问题,在广义相对论体系下提出一种卫星原时以及星间皮秒钟差模型,该模型可基于卫星状态计算星载原子钟相对参考时钟的偏差以及星间钟差。首先从地心参考坐标系的度规张量出发,利用广义相对论建立了卫星的运动模型;然后,根据时空间隔的不变性,提出考虑地球非球形J2摄动项的卫星原时模型,并进一步给出了包含J2项修正的星间钟差模型。最后以北斗卫星导航系统和GPS为研究对象对建立的模型进行了仿真分析,为新一代导航系统的时间校准和同步提供了一种可行的建模方法。仿真结果表明,卫星原时模型与星间钟差模型的精度都在皮秒量级,能够准确地计算星载原子钟在引力场中的原时偏差以及星间钟差。

认知相对论——通向强人工智能之路

人工智能(AI)的发展如火如荼,大有超越人类之势,以致很多人认为奇点就要来临,强人工智能即将实现。这是一种对强人工智能的误解,因为强人工智能的核心并不在于其功能是否强大,而在于它是否具有意识。该文首先解释了强人工智能的内涵,讨论了与之相关的意识问题;然后,阐述了旨在揭开意识奥秘的认知相对论思想,包括:世界的相对性原理和符号的相对性原理,以及世界、语言和心灵的关系。接着,提出了另一条新原理,即意识的等效原理,用以说明意识从物质产生所需要的物理条件,解决主观体验或现象意识的困难问题,推导意识能力受限于感觉能力且以感觉容量为上界的认知基本定理,并分析意识在哪里和自我是什么的可能性。最后,在认知相对论的框架下,给出了研究意识问题的新纲领和实现机器意识的新思路,并展望了强人工智能的未来。

语言相对论与认知语言学:语言—思维相关性的两种立场

语言和思维、语言和人能够认识的世界有什么相关性,是认知语言学和语言相对论都在关注的研究领域。只是这两个理论对这种相关性的解释,是对立的。认知语言学认为概念在语言之外形成,语言只是表达已经形成的概念;语言相对论则认为,概念只能在语言中形成。在没有大脑神经科学直观实验数据作出最终检验时,这两种解释都不过是假说。在这个前提下,将它们放在一起对比研究,我们至少可以比较这两种理论的观察充分性和描写充分性。

双Λ超核同位旋标量巨共振性质的相对论研究

基于相对论平均场理论(RMF),采用TM1以及有效超子−核子和超子−超子相互作用,首先研究了^(16)O和^(18)ΛΛO的单粒子能级受超子的影响情况,发现超子的加入使得核子能级能量降低.其次基于相对论无规位相近似方法(RRPA),自洽地计算了^(16)O和^(18)ΛΛO同位旋标量巨单极和四极共振态.发现相比于16O各巨共振的响应函数,超核的响应函数会发生改变.研究表明:这种改变主要来自于超子的加入导致的核子单粒子能级的改变,以及超子粒子−空穴组态跃迁的贡献,而超子−超子剩余相互作用对单极和四极共振在低能区的响应函数的影响比较小,特别对高能区的响应函数基本没有影响.

从陈子定理看相对论力学

通过巧妙地让陈子定理包含光速,可以得到粒子运动的相对论速度基本关系.根据这个相对论速度基本关系,可以推导出相对论质点动力学方程,能量质量关系,动量能量关系,洛伦兹变换等结果.

狭义相对论教学中事件绝对性辨析——以“同时佯谬”为例

相对论时空观是狭义相对论教学的核心内容.物理事件是讨论相对论运动问题时的抽象概念,对事件及其绝对性的认识程度将影响学生狭义相对论时空观的建立.本文通过在狭义相对论教学中介绍一个具体的“同时佯谬”案例,强调事件本身不依赖参考系,参考系用于事件的时空坐标描述,帮助学生认识事件的绝对性,建立相对论时空观.

再论修正的相对论

本文对修正的狭义相对论进行了补充讨论，并建立了修正的广义相对论。