广义相对论:关于物质运动对引力现象的影响,只考虑物质的能量的作用,没有考虑物质自旋的作用
二、挠场
基于不同的理论,挠场可以通过不同的方法引入,其中之一是来源于对爱因斯坦的广义相对论的修正。广义相对论的建立,无疑使科学界对于引力现象的认识,从牛顿万有引力的水平上大大地深化了。这个理论不仅解释了水星近日点的进动,预言了引力场中光线偏折和红移现象,而且逻辑严谨、概念深刻,因而一度被普遍接受。但是,深入的研究表明,广义相对论本身存在一些问题和困难。在广义相对论中,反映了引力的时空几何性质,但只考虑曲率的作用,没有考虑挠率的作用;关于物质运动对引力现象的影响,只考虑物质的能量的作用,没有考虑物质自旋的作用,从物质的性质决定时空几何的观点看来,这是不够全面的。因此,探索反映引力现象的更深刻的本质问题,引起了广大物理学工作者的兴趣,这方面工作在国际上也日趋活跃。广义相对论描述的时空几何是无挠的黎曼几何,也即要求联络是对称的(Γλμν=Γλνμ),在这一假设下,时空的几何性质完全由度规张量确定,或者说,物质运动完全由物质的能量动量张量所确定。然而,为了考虑物质自旋的作用,就需要引进新的几何量,这就是首先由嘉当注意的挠场张量。即放宽对称联络的限制,引进挠率张量Kλμν=Γλμν-Γλνμ。这一关于非对称联络的引力理论最早由嘉当和爱因斯坦进行了研究,即所谓的Einstein-Cartan(EC)理论,但当时并没有很大的进展。自70年代以来,F.Hehl所领导的学派在这方面做了很多重要的工作。对这一理论的更深刻的研究是从规范不变的角度出发的,即把引力理论看作是一种规范理论,认为引力场是一种规范场。这一看法最早是由Utiyama提出来的,随后,Sciama、Kibble等人考虑了物质场有自旋、引力场有挠率的情形,对此做了较深入的研究,从规范理论的角度得到了EC理论。在国内,也有不少科学工作者做了这方面的研究工作。这些理论在描述物体在时空中的动力学效应中,在爱因斯坦的引力理论基础上作了更深入的研究,提出存在对应于旋转物体的自旋角动量密度的时空挠曲。
到目前为止关于挠场的文章大概有10000多篇,前苏联学者的研究工作占了很大比重
