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引力波探测检验广义相对论

中国科学：物理学、力学、天文学 2018年第7期48卷 82-94页

作者：曹周键何孝凯北京师范大学天文系北京100875 湖南第一师范学院数学与计算科学学院长沙410205

自2015年9月14日人类第一次探测到引力波以来,引力波探测的进展非常迅速.到目前为止LIGO已确认双黑洞并合引力波探测结果5例,分别为GW150914,GW151226,GW170608,GW170104和GW170814.以及确认的双中子星并合引力波探测结果1例,GW170817.... 详细信息

自2015年9月14日人类第一次探测到引力波以来,引力波探测的进展非常迅速.到目前为止LIGO已确认双黑洞并合引力波探测结果5例,分别为GW150914,GW151226,GW170608,GW170104和GW170814.以及确认的双中子星并合引力波探测结果1例,GW170817.另外还有疑似双黑洞并合引力波探测结果1例LVT151012.受引力波探测的驱动,关于引力波的物理学和天文学研究自2016年以来的发展也异常迅速.引力波的成功探测定性地支持了广义相对论.但引力波探测作为涉及强引力场、强动态时空区域的实验,它还可以定量地检验广义相对论,甚至有可能发现广义相对论的适用范围,指引超越广义相对论引力理论的发展.本文将针对如何利用引力波探测检验广义相对论的问题,从引力波定性性质、引力波极化自由度、引力波传播速度以及引力波波形特征几个方面作一个较为全面的介绍.

关键词：引力波致密双星系统数值相对论

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并合双星系统的引力波理论模型

科学通报 2016年第14期61卷 1525-1535页

作者：蔡荣根曹周键韩文标中国科学院理论物理研究所北京100190 中国科学院数学与系统科学研究院北京100190 中国科学院上海天文台上海200030

引力波直接探测已经被LIGO成功实现.在GW150914的数据处理中引力波理论模型起到了关键作用.理论模型不仅从原始数据的噪声中挖掘出引力波信号,使得探测结果的置信度达到5.1σ,而且还证认出其波源是并合的双黑洞.除了LIGO这样的地面引力... 详细信息

引力波直接探测已经被LIGO成功实现.在GW150914的数据处理中引力波理论模型起到了关键作用.理论模型不仅从原始数据的噪声中挖掘出引力波信号,使得探测结果的置信度达到5.1σ,而且还证认出其波源是并合的双黑洞.除了LIGO这样的地面引力波探测器,还有脉冲星计时计划和空间引力波探测计划等.在所用的这些引力波探测计划中,理论模型都扮演着信号提取和波源反演的重要角色.随着引力波天文学的逐渐开展,理论模型研究的重要性和紧迫性将变得越来越明显.双星系统是上述所有引力波探测计划最为重要和最为现实的波源.本文对双星系统的引力波理论模型研究现状作一个概括性介绍,并指出存在的问题和以后可能的研究方向.

关键词：引力波双星系统数值相对论后牛顿近似黑洞微扰理论爱因斯坦方程

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浅议“从前面看到了从后面来的光”

大学物理 2002年第7期21卷 42-44页

作者：曹周键北京师范大学物理系 97级北京100875

对光行差公式中钝角变成锐角的现象给出了物理解释 ,澄清了“从前面看到了从后面来的光”的模糊图像 .

关键词：光行差时空图钝角锐角狭义相对论

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超大质量双黑洞的引力波模板和信号识别

中国科学:物理学力学天文学 2024年

作者：李滋浩曹周键国科大杭州高等研究院基础物理和数学科学学院中国科学院理论物理研究所中国科学院大学

超大质量双黑洞是空间引力波探测最为重要和最为主要的引力波源之一.同地面引力波探测类似,匹配滤波数据分析方法是处理引力波数据、反演波源参数、实现天文观测的标准化方法.波源的波形模板是匹配滤波方法实施的前提条件.本文主要基于... 详细信息

超大质量双黑洞是空间引力波探测最为重要和最为主要的引力波源之一.同地面引力波探测类似,匹配滤波数据分析方法是处理引力波数据、反演波源参数、实现天文观测的标准化方法.波源的波形模板是匹配滤波方法实施的前提条件.本文主要基于作者团队近年来的成果,简要总结了超大质量双黑洞引力波模板和信号识别问题的研究,目的是帮助读者迅速了解针对空间引力波探测的超大质量双黑洞的引力波模板和信号识别问题研究现状.

关键词：空间引力波探测超大质量双黑洞引力波模板

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《从零学相对论》连载25

大学物理 2014年第7期33卷 60-65页

作者：梁灿彬曹周键北京师范大学物理系北京100875 中科院应用数学所北京100190

§8.7史瓦西时空的最大延拓8.7.1奇点和奇性§8．1末讲过，通常天体的半径R远大于其史瓦西半径rs≡2M，所以史瓦西线元的坐标，的取值范围是R〈r〈∞．恒星之所以处于静态，是因为其内部不断进行着烧氢变氦的核聚变反应（详见小节7．2．... 详细信息

§8.7史瓦西时空的最大延拓8.7.1奇点和奇性§8．1末讲过，通常天体的半径R远大于其史瓦西半径rs≡2M，所以史瓦西线元的坐标，的取值范围是R〈r〈∞．恒星之所以处于静态，是因为其内部不断进行着烧氢变氦的核聚变反应（详见小节7．2．1）．

关键词：相对论连载核聚变反应取值范围半径延拓时空奇性

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双黑洞并合与数值相对论

物理 2011年第10期40卷 680-681页

作者：孙宝三曹周键华中科技大学 1中国科学院应用数学研究所

在2011年10月出版的Physics Today杂志上,刊登了美国布伦瑞克（Brunswick）的鲍多因学院（Bowdoin College）的Baumgarte教授和伊利诺斯大学（University of

关键词：数值相对论黑洞伊利诺斯大学

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《从零学相对论》连载⑩

大学物理 2013年第6期32卷 60-65页

作者：梁灿彬曹周键北京师范大学物理系北京100875 中科院应用数学所北京100190

4.3.4双子效应的实验验证事实胜于雄辩.双子问题的长期理论争辩呼唤着实验事实的发言.然而载人星际旅行谈何容易!单是造成可观测的年龄差异所需要的高速目前就无望解决,更何况还有人的生理限制等各种实际问题.注意到原子钟测量精度的不... 详细信息

4.3.4双子效应的实验验证事实胜于雄辩.双子问题的长期理论争辩呼唤着实验事实的发言.然而载人星际旅行谈何容易!单是造成可观测的年龄差异所需要的高速目前就无望解决,更何况还有人的生理限制等各种实际问题.注意到原子钟测量精度的不断提高,自然想到以钟代人,以飞机代飞船.

关键词：相对论连载星际旅行年龄差异测量精度子问题原子钟实验

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《从零学相对论》连载(22)

大学物理 2014年第4期33卷 62-64页

作者：梁灿彬曹周键北京师范大学物理系北京100875 中科院应用数学所北京100190

8.5.3牛顿引力论对星光偏角的推导[选读] 索尔德纳在1801年推导星光偏角公式时，光速的有限性已被证实．只要承认光的微粒说并默认光微粒（即现在的光子）在引力场中的表现与普通质点的唯一不同就是以光速运动，就不难用牛顿引力论推... 详细信息

8.5.3牛顿引力论对星光偏角的推导[选读] 索尔德纳在1801年推导星光偏角公式时，光速的有限性已被证实．只要承认光的微粒说并默认光微粒（即现在的光子）在引力场中的表现与普通质点的唯一不同就是以光速运动，就不难用牛顿引力论推出偏角公式．此式的推导方法很多，现在介绍一种“借他山之石”的简便方法．

关键词：相对论连载光速运动推导方法引力论微粒说偏角引力场

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《从零学相对论》连载(17)

大学物理 2013年第8期32卷 59-65页

作者：梁灿彬曹周键北京师范大学物理系北京100875 中科院应用数学所北京100190

§7．3奇点、视界和黑洞如前所述，恒星在演化过程中会大量丢失质量．大致地说，原来质量小于8M。的大多数恒星的晚期质量都小于1．4M。，最终成为白矮星；原来质量在8M。～20M。范围内的大多数恒星最终成为中子星．但是，质量大于20M... 详细信息

§7．3奇点、视界和黑洞如前所述，恒星在演化过程中会大量丢失质量．大致地说，原来质量小于8M。的大多数恒星的晚期质量都小于1．4M。，最终成为白矮星；原来质量在8M。～20M。范围内的大多数恒星最终成为中子星．但是，质量大于20M。的恒星的晚期归宿又是什么呢？还有什么力量可以抗衡引力以使星体保持平衡吗？答案是：没有了!

关键词：相对论连载演化过程质量恒星白矮星中子星晚期