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物理代写|广义相对论代写General Relativity代考|PHYS760 Focus on Black Holes

如果你也在 怎样代写广义相对论General Relativity PHYS760这个学科遇到相关的难题,请随时右上角联系我们的24/7代写客服。广义相对论General Relativity又称广义相对论和爱因斯坦引力理论,是爱因斯坦在1915年发表的引力几何理论,是目前现代物理学中对引力的描述。广义相对论概括了狭义相对论并完善了牛顿的万有引力定律,将引力统一描述为空间和时间或四维时空的几何属性。特别是,时空的曲率与任何物质和辐射的能量和动量直接相关。这种关系是由爱因斯坦场方程规定的,这是一个二阶偏微分方程系统。

广义相对论General Relativity描述经典引力的牛顿万有引力定律,可以看作是广义相对论对静止质量分布周围几乎平坦的时空几何的预测。然而,广义相对论的一些预言却超出了经典物理学中牛顿的万有引力定律。这些预言涉及时间的流逝、空间的几何、自由落体的运动和光的传播,包括引力时间膨胀、引力透镜、光的引力红移、夏皮罗时间延迟和奇点/黑洞。到目前为止,对广义相对论的所有测试都被证明与该理论一致。广义相对论的时间相关解使我们能够谈论宇宙的历史,并为宇宙学提供了现代框架,从而导致了大爆炸和宇宙微波背景辐射的发现。尽管引入了一些替代理论,广义相对论仍然是与实验数据一致的最简单的理论。然而,广义相对论与量子物理学定律的协调仍然是一个问题,因为缺乏一个自洽的量子引力理论;以及引力如何与三种非引力–强、弱和电磁力统一起来。

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物理代写|广义相对论代写General Relativity代考|PHYS760 Focus on Black Holes

物理代写|广义相对论代写General Relativity代考|Focus on Black Holes

Focus on Black Holes. Let me emphasize again that the Schwarzschild metric applies only in the vacuum outside a spherical and static gravitating object, not inside such an object. Most gravitating objects (such as normal stars and galaxies) have surface $r$-coordinates that are large compared to their Schwarzschild radii $r_s=2 G M$, so we will not observe for such objects the strongly non-Newtonian behaviors that we have discussed that happen at small $r$-coordinates. In this and the next few chapters, however, we will focus specifically on the physics of black holes, i.e., objects which do not have a surface outside of $2 G M$. Black holes display most vividly the differences between general relativity and Newtonian gravitational theory. In this chapter, we will focus specifically on the strange physics of the surface at $r=2 G M$ that we call the Schwarzschild spacetime’s event horizon.
A Catalog of Pathologies at $r=2 G M$. The Schwarzschild metric is
$$
d s^2=-\left(1-\frac{2 G M}{r}\right) d t^2+\left(1-\frac{2 G M}{r}\right)^{-1} d r^2+r^2 d \theta^2+r^2 \sin ^2 \theta d \phi^2
$$
We also saw in chapter 9 (see equation $9.12 b$ ) that the light emitted at $r$-coordinate $r_E$ and received at $r_R$ is red-shifted or blue-shifted according to
$$
\frac{\lambda_R}{\lambda_E}=\sqrt{\frac{1-2 G M / r_R}{1-2 G M / r_E}}
$$

物理代写|广义相对论代写General Relativity代考|Possible Roots of These Pathologies

Possible Roots of These Pathologies. These pathologies (particularly the infinities) signal that something bad is going on at $r=2 G M$. There are two possible explanations for what is going wrong:

  1. The spacetime has a geometric pathology at $r=2 G M$.
  2. The Schwarzschild coordinate system is broken at $r=2 G M$.
    A geometric pathology occurs when the physical characteristics of the spacetime are such that we cannot describe it at all using the mathematics we have developed. One of the most fundamental assumptions we made in chapter 5 was that our spacetime was not so horribly curved that we could not model a sufficiently small patch around any point as being flat. The apex of a cone is an example of a geometric pathology: since we cannot model even an infinitesimal region around the apex as being flat, our mathematics breaks down and no coordinate system will adequately describe the surface of the cone at that point.

On the other hand, a coordinate pathology occurs when the underlying geometry of the spacetime is perfectly reasonable but we happen to be using a coordinate system that describes that geometry poorly at one or more events or locations. For example, the latitude-longitude coordinate system on the surface of a sphere exhibits coordinate pathologies at the poles, because the $g_{\phi \phi}$ component of the metric $d s^2=R^2 d \theta^2+R^2 \sin ^2 \theta d \phi^2$ goes to zero there. This is not because the pole is geometrically different than any other location on the spherical surface, but rather because in the coordinate system, all the lines of longitude come together at the poles, meaning that the pole has no well-defined $\phi$ coordinate.

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广义相对论代写

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专注于黑洞。让我再次强调,史瓦西度量仅适用于球形和静态引力物体外部的真空,而不适用于此类物体内 部。大多数引力物体 (如普通恒星和星系) 都有表面 $r$ – 与史瓦西半径相比较大的坐标 $r_s=2 G M$ ,所以我们 不会观察到这些物体的强烈非牛顿行为,我们已经讨论过这些行为发生在小 $r$-坐标。然而,在本章和接下来的 几章中,我们将特别关注黑洞的物理学,即在黑洞之外没有表面的物体。2GM. 黑洞最生动地展示了广义相对 论与牛顿引力理论之间的差异。在本章中,我们将特别关注表面的奇怪物理现象 $r=2 G M$ 我们称之为史瓦西 时空的事件视界。
病理目录在 $r=2 G M$. 史瓦西度量是
$$
d s^2=-\left(1-\frac{2 G M}{r}\right) d t^2+\left(1-\frac{2 G M}{r}\right)^{-1} d r^2+r^2 d \theta^2+r^2 \sin ^2 \theta d \phi^2
$$
我们还在第 9 章中看到 (见等式 $9.12 b$ ) 发出的光在 $r$-协调 $r_E$ 并收到 $r_R$ 根据红移或笽移
$$
\frac{\lambda_R}{\lambda_E}=\sqrt{\frac{1-2 G M / r_R}{1-2 G M / r_E}}
$$

物理代写|广义相对论代写General Relativity代考|Possible Roots of These Pathologies


这些病症的可能根源。这些病态 (尤其是无穷大) 表明某些不好的事情正在发生 $r=2 G M$. 对于出现的问题有 两种可能的解释:

  1. 时空具有几何病理学 $r=2 G M$.
  2. Schwarzschild 坐标系在 $r=2 G M$.
    当时空的物理特性使我们无法使用我们开发的数学来描述它时,就会出现几何病理学。我们在第 5 章中 做出的最基本的假设之一是,我们的时空没有弯曲到我们无法将任何点周围的足够小的补丁建模为平坦 的程度。圆雉的顶点是几何病理学的一个例子: 由于我们无法将顶点周围的无穷小区域建模为平坦的, 因此我们的数学会崩溃,并且没有坐标系可以充分描述该点处的圆锥表面。
    另一方面,当时空的基本几何结构完全合理但我们恰好使用的坐标系在一个或多个事件或位置处描述该几何结 构时,就会发生坐标病态。例如,球体表面的经纬度坐标系在两极表现出坐标病态,因为 $g_{\phi \phi} \phi^{\prime}$ 指标的组成部分 $d s^2=R^2 d \theta^2+R^2 \sin ^2 \theta d \phi^2$ 在那里变为雺。这并不是因为极点在几何上不同于球面上的任何其他位置,而 是因为在坐标系中,所有经线都汇集在极点处,这意味着极点没有明确定义 $\phi$ 协调。
物理代写|广义相对论代写General Relativity代考

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微观经济学代写

微观经济学是主流经济学的一个分支,研究个人和企业在做出有关稀缺资源分配的决策时的行为以及这些个人和企业之间的相互作用。my-assignmentexpert™ 为您的留学生涯保驾护航 在数学Mathematics作业代写方面已经树立了自己的口碑, 保证靠谱, 高质且原创的数学Mathematics代写服务。我们的专家在图论代写Graph Theory代写方面经验极为丰富,各种图论代写Graph Theory相关的作业也就用不着 说。

线性代数代写

线性代数是数学的一个分支,涉及线性方程,如:线性图,如:以及它们在向量空间和通过矩阵的表示。线性代数是几乎所有数学领域的核心。

博弈论代写

现代博弈论始于约翰-冯-诺伊曼(John von Neumann)提出的两人零和博弈中的混合策略均衡的观点及其证明。冯-诺依曼的原始证明使用了关于连续映射到紧凑凸集的布劳威尔定点定理,这成为博弈论和数学经济学的标准方法。在他的论文之后,1944年,他与奥斯卡-莫根斯特恩(Oskar Morgenstern)共同撰写了《游戏和经济行为理论》一书,该书考虑了几个参与者的合作游戏。这本书的第二版提供了预期效用的公理理论,使数理统计学家和经济学家能够处理不确定性下的决策。

微积分代写

微积分,最初被称为无穷小微积分或 “无穷小的微积分”,是对连续变化的数学研究,就像几何学是对形状的研究,而代数是对算术运算的概括研究一样。

它有两个主要分支,微分和积分;微分涉及瞬时变化率和曲线的斜率,而积分涉及数量的累积,以及曲线下或曲线之间的面积。这两个分支通过微积分的基本定理相互联系,它们利用了无限序列和无限级数收敛到一个明确定义的极限的基本概念 。

计量经济学代写

什么是计量经济学?
计量经济学是统计学和数学模型的定量应用,使用数据来发展理论或测试经济学中的现有假设,并根据历史数据预测未来趋势。它对现实世界的数据进行统计试验,然后将结果与被测试的理论进行比较和对比。

根据你是对测试现有理论感兴趣,还是对利用现有数据在这些观察的基础上提出新的假设感兴趣,计量经济学可以细分为两大类:理论和应用。那些经常从事这种实践的人通常被称为计量经济学家。

MATLAB代写

MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中,其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括:数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发,包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统,其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题,尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题,而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问,这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展,得到了许多用户的投入。在大学环境中,它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域,MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要,工具箱允许您学习应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数(M 文件)的综合集合,可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。

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