物理代写|广义相对论代写General relativity代考|General Geodesics

Doug I. Jones

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如果你也在 怎样代写广义相对论General Relativity 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|Black Holes with Angular Momentum

物理代写|广义相对论代写General relativity代考|General Geodesics

The general geodesics for photons can be viewed schematically using Eq. (8.70). Very interesting orbits occur when $J=J_c$, the value allowing circular orbits of $r=R_c$, and the light starts towards the black hole from $r>R_c$. Equation (8.70) can be rewritten with the aid of Eq. (8.76), to transparently show the importance of $R_c$,
$$
\begin{aligned}
\pm \frac{d \phi}{d r}= & -\frac{-J_c+\left(2 R^{\prime} / r\right)\left(J_c-a\right)}{\left(r-R_{+}\right)\left(r-R_{-}\right)} \frac{1}{\left[1+\left(2 R^{\prime} / r^3\right)\left(J_c-a\right)^2-\left(J_c^2-a^2\right) / r^2\right]^{1 / 2}} \
= & \frac{R_c}{3} \frac{-3 J_c / R_c+2\left(J_c+a\right) / r}{\left(r-R_{+}\right)\left(r-R_{-}\right)} \
& \times \frac{1}{R^{1 / 2}\left(J_c-a\right)\left[2 / r^3-3 / R_c / r^2+\left(\left(J_c-a\right)^2 R^{\prime}\right)^{-1}\right]^{1 / 2}} \
= & \frac{R_c}{3} \frac{-3 J_c / R_c+2\left(J_c+a\right) / r}{\left(r-R_{+}\right)\left(r-R_{-}\right)} \
& \times \frac{1}{R^{\prime 1 / 2}\left(J_c-a\right)\left[2 / r^3-3 / R_c / r^2+1 / R_c^3\right]^{1 / 2}} \
= & \frac{R_c}{3} \frac{-3 J_c / R_c+2\left(J_c+a\right) / r}{\left(r-R_{+}\right)\left(r-R_{-}\right)} \
& \times \frac{1}{R^{\prime 1 / 2}\left(J_c-a\right)\left(2 / r+1 / R_c\right)^{1 / 2}\left(1 / r-1 / R_c\right)} \
= & \frac{R^{\prime 1 / 2}}{\left(J_c+a\right)} \frac{-3 J_c / R_c+2\left(J_c+a\right) / r}{\left(r-R_{+}\right)\left(r-R_{-}\right)} \frac{1}{\left(2 / r+1 / R_c\right)^{1 / 2}\left(1 / r-1 / R_c\right)} .
\end{aligned}
$$

In Figs. 8.5 and $8.6, a= \pm 0.4 R$ is used, in order to check these results with those of Chandrasekhar. In Fig. 8.6, the orbits are sketched. Note, the circles are not drawn to scale, so the photon path is more clearly shown. The spin of the black hole points out of the page. In order to start the direct, retrograde orbit in the same (counter clockwise), opposite (clockwise) sense as the spin, the derivatives, $\pm \frac{d \phi}{d r}$, shown to scale in Fig. 8.5, require opposite signs. The magnitude of the derivative becomes infinite as $r \rightarrow R_c$ from outside. It spends an indeterminate amount of time moving in this circle and the horizon circles, but some instability will force the orbit to smaller $r$ and eventually to the singularity.

In the case of direct motion, the derivative doesn’t change sign as $R_c$ is traversed. The light travel continues in the same sense. The derivative decreases in magnitude, and then increases to infinite magnitude, when $r \rightarrow R_{+}$. So the direct photon goes around the horizon, in the same sense as the spin, as you would expect from frame-drag.

物理代写|广义相对论代写General relativity代考|An Interstellar Example

The movie “Interstellar” illustrates some wonderful effects concerning GR and black holes. One such effect, showing a distinct difference between a spinning, and a static black hole, is discussed. Astronauts, from a dying earth, punch through a worm hole. They find themselves in a different part of the universe, that otherwise is unreachable, due to the large proper distance from earth. They explore the planets of a solar system, whose star is a huge rotating black hole, aptly named Gargantua. They hope to find a planet that can serve as a new home. One planet is in the minimum, stable, circular orbit, almost as close as possible to the event horizon. This is possible because Gargantua is rotating extremely close to its maximum value $a=\left(1-1.3 \times 10^{-14}\right) R / 2$ (Thorne, 2014). An enormous time dilation factor of $\approx 6 \times 10^4$, as required by the movie director, is experienced. The pilot astronaut spends a short time – hour(s) – on the planet, and after the entire trip, has hardly aged. However, when he returns to earth, he finds the young daughter he left behind, is now a very elderly woman.

This example shows how such phenomena can be possible with a spinning, but not a static black hole. The radial coordinate of the planet’s stable circular orbit is $r=R_c(\min )$. In Section 8.5 , the following was found:
$$
R_c(\min )= \begin{cases}3 R, & a=0, \ R / 2, & a=R / 2 .\end{cases}
$$
Thus, for a static black hole, Eqs. (8.65)-(8.67) and (8.88) yield
$$
\begin{aligned}
\frac{1}{E^{\prime 1 / 2}} & =\left(\frac{8}{9}\right)^{1 / 2} \
\frac{d t}{d \tau} & =\frac{3}{2}\left(\frac{8}{9}\right)^{1 / 2}=1.4
\end{aligned}
$$

物理代写|广义相对论代写General relativity代考|Black Holes with Angular Momentum

广义相对论代考

物理代写|广义相对论代写General relativity代考|General Geodesics

光子的一般测地线可以用公式(8.70)进行图解。非常有趣的轨道发生在$J=J_c$,这个值允许$r=R_c$的圆形轨道,光线从$r>R_c$开始射向黑洞。(8.70)式可以借助式(8.76)重写,以便更清楚地显示$R_c$的重要性。
$$
\begin{aligned}
\pm \frac{d \phi}{d r}= & -\frac{-J_c+\left(2 R^{\prime} / r\right)\left(J_c-a\right)}{\left(r-R_{+}\right)\left(r-R_{-}\right)} \frac{1}{\left[1+\left(2 R^{\prime} / r^3\right)\left(J_c-a\right)^2-\left(J_c^2-a^2\right) / r^2\right]^{1 / 2}} \
= & \frac{R_c}{3} \frac{-3 J_c / R_c+2\left(J_c+a\right) / r}{\left(r-R_{+}\right)\left(r-R_{-}\right)} \
& \times \frac{1}{R^{1 / 2}\left(J_c-a\right)\left[2 / r^3-3 / R_c / r^2+\left(\left(J_c-a\right)^2 R^{\prime}\right)^{-1}\right]^{1 / 2}} \
= & \frac{R_c}{3} \frac{-3 J_c / R_c+2\left(J_c+a\right) / r}{\left(r-R_{+}\right)\left(r-R_{-}\right)} \
& \times \frac{1}{R^{\prime 1 / 2}\left(J_c-a\right)\left[2 / r^3-3 / R_c / r^2+1 / R_c^3\right]^{1 / 2}} \
= & \frac{R_c}{3} \frac{-3 J_c / R_c+2\left(J_c+a\right) / r}{\left(r-R_{+}\right)\left(r-R_{-}\right)} \
& \times \frac{1}{R^{\prime 1 / 2}\left(J_c-a\right)\left(2 / r+1 / R_c\right)^{1 / 2}\left(1 / r-1 / R_c\right)} \
= & \frac{R^{\prime 1 / 2}}{\left(J_c+a\right)} \frac{-3 J_c / R_c+2\left(J_c+a\right) / r}{\left(r-R_{+}\right)\left(r-R_{-}\right)} \frac{1}{\left(2 / r+1 / R_c\right)^{1 / 2}\left(1 / r-1 / R_c\right)} .
\end{aligned}
$$

在图8.5和$8.6, a= \pm 0.4 R$是为了检查这些结果与钱德拉塞卡。在图8.6中,轨道被勾画出来。注意,圆圈不是按比例画的,所以光子路径更清楚地显示出来。黑洞的旋转指向纸外。为了以与自旋相同(逆时针),相反(顺时针)的意义开始直接逆行轨道,导数$\pm \frac{d \phi}{d r}$,如图8.5所示,需要相反的符号。从外部看,导数的大小变为无穷大$r \rightarrow R_c$。它花了不确定的时间在这个圆和地平线上运动,但是一些不稳定性会迫使轨道变小$r$最终到达奇点。

在直接运动的情况下,导数不改变符号,因为$R_c$是遍历。光的旅行以同样的方式继续着。导数的幅度减小,然后增加到无穷大,当$r \rightarrow R_{+}$。所以直接光子绕视界运动,就像自旋一样,就像你从坐标系拖动中所期望的那样。

物理代写|广义相对论代写General relativity代考|An Interstellar Example

电影《星际穿越》展示了一些关于GR和黑洞的奇妙效果。其中一种效应显示了旋转黑洞和静态黑洞之间的明显区别,本文对此进行了讨论。宇航员从垂死的地球上穿过虫洞。他们发现自己处于宇宙的另一个部分,否则是无法到达的,因为与地球的固有距离很大。他们探索了太阳系的行星,太阳系的恒星是一个巨大的旋转黑洞,被恰如其分地命名为“巨兽”。他们希望找到一个可以作为新家的星球。一颗行星处于最小的、稳定的圆形轨道上,几乎尽可能靠近视界。这是可能的,因为Gargantua的旋转非常接近其最大值$a=\left(1-1.3 \times 10^{-14}\right) R / 2$ (Thorne, 2014)。经历了电影导演要求的巨大的时间膨胀系数$\approx 6 \times 10^4$。飞行员宇航员在这个星球上停留的时间很短——几个小时,在整个旅程之后,他几乎没有变老。然而,当他回到地球,他发现他留下的小女儿,现在是一个很老的女人。

这个例子说明了这种现象是如何在旋转黑洞中发生的,而不是在静态黑洞中。行星稳定圆轨道的径向坐标是$r=R_c(\min )$。在第8.5节中,发现了以下内容:
$$
R_c(\min )= \begin{cases}3 R, & a=0, \ R / 2, & a=R / 2 .\end{cases}
$$
因此,对于静态黑洞,方程。(8.65)-(8.67)和(8.88)产率
$$
\begin{aligned}
\frac{1}{E^{\prime 1 / 2}} & =\left(\frac{8}{9}\right)^{1 / 2} \
\frac{d t}{d \tau} & =\frac{3}{2}\left(\frac{8}{9}\right)^{1 / 2}=1.4
\end{aligned}
$$

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金融工程代写

金融工程是使用数学技术来解决金融问题。金融工程使用计算机科学、统计学、经济学和应用数学领域的工具和知识来解决当前的金融问题,以及设计新的和创新的金融产品。

非参数统计代写

非参数统计指的是一种统计方法,其中不假设数据来自于由少数参数决定的规定模型;这种模型的例子包括正态分布模型和线性回归模型。

广义线性模型代考

广义线性模型(GLM)归属统计学领域,是一种应用灵活的线性回归模型。该模型允许因变量的偏差分布有除了正态分布之外的其它分布。

术语 广义线性模型(GLM)通常是指给定连续和/或分类预测因素的连续响应变量的常规线性回归模型。它包括多元线性回归,以及方差分析和方差分析(仅含固定效应)。

有限元方法代写

有限元方法(FEM)是一种流行的方法,用于数值解决工程和数学建模中出现的微分方程。典型的问题领域包括结构分析、传热、流体流动、质量运输和电磁势等传统领域。

有限元是一种通用的数值方法,用于解决两个或三个空间变量的偏微分方程(即一些边界值问题)。为了解决一个问题,有限元将一个大系统细分为更小、更简单的部分,称为有限元。这是通过在空间维度上的特定空间离散化来实现的,它是通过构建对象的网格来实现的:用于求解的数值域,它有有限数量的点。边界值问题的有限元方法表述最终导致一个代数方程组。该方法在域上对未知函数进行逼近。[1] 然后将模拟这些有限元的简单方程组合成一个更大的方程系统,以模拟整个问题。然后,有限元通过变化微积分使相关的误差函数最小化来逼近一个解决方案。

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随机分析代写


随机微积分是数学的一个分支,对随机过程进行操作。它允许为随机过程的积分定义一个关于随机过程的一致的积分理论。这个领域是由日本数学家伊藤清在第二次世界大战期间创建并开始的。

时间序列分析代写

随机过程,是依赖于参数的一组随机变量的全体,参数通常是时间。 随机变量是随机现象的数量表现,其时间序列是一组按照时间发生先后顺序进行排列的数据点序列。通常一组时间序列的时间间隔为一恒定值(如1秒,5分钟,12小时,7天,1年),因此时间序列可以作为离散时间数据进行分析处理。研究时间序列数据的意义在于现实中,往往需要研究某个事物其随时间发展变化的规律。这就需要通过研究该事物过去发展的历史记录,以得到其自身发展的规律。

回归分析代写

多元回归分析渐进(Multiple Regression Analysis Asymptotics)属于计量经济学领域,主要是一种数学上的统计分析方法,可以分析复杂情况下各影响因素的数学关系,在自然科学、社会和经济学等多个领域内应用广泛。

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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