广义相对论论文
给数学家写的广义相对论
给数学家写的广义相对论
广义相对论是阐述了万有引力定律的一种理论，由爱因斯坦于1915年提出。
它是对牛顿重力理论的一种深化和超越，认为空间和时间是一体的四维时空，并用能量-动量张量表示引力场。
在广义相对论中，时空不再是静态的背景，而是受物质分布和引力场的影响而弯曲的。
引力作为时空曲率的体现，表现为物体沿着最短路径——测地线——运动。
这也是我们常说的“被引力牵引”的原因。
值得一提的是，在广义相对论中存在一个“等效原理”，即所有惯性系在引力场下的运动状态都是等价的。
这也意味着，引力可以被视为惯性力的一种体现，而非牛顿力学中所认为的真正的力。
广义相对论的成功应用不仅仅在于解释了引力现象，还引发了人们对宇宙和黑洞的探索，以及对时间旅行和宇宙历史的研究。
它也与量子力学的探索相呼应，成为了探寻自然界本源的重要领域。
总的来说，广义相对论是一项重要的突破，为我们更好地认识宇宙提供了强大的理论框架和指导思想。
我看“广义相对论”_初一议论
我看“广义相对论”
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E=MC2是爱因斯坦提出的“广义相对论”。
据说其中包含了两个意思：1、当物体速度达到光速时，物体内部的时间将停止；2、在引力场的作用下，光线将弯曲。
当这两个“定律”被发现出来时，世界被震惊了。
后来这两个“定律”被验证是正确的。
有人做了这样一个试验：他们做了两只极其准确的钟，其中一只放在宇宙飞船上，另一只放在实验室里，飞船绕地球飞行一圈后返回，结果那只闹钟比实验室那只慢了几分钟！
面对这个实验，我有一些想法：假如一个物质达到了光速，则物体内部的全部时间将会停止，那么在没有时间的情况下，300,000千米/秒的光将不会移动；由于只有速度，没有时间，路程也就等于零。
那光是怎样移动的呢？
在E=MC2中，另外一个内涵是“在引力场作用，光线将弯曲”。
比如黑洞，他具有强大的引力，任何物质都逃不过它的吸引，那我们的视网膜就接受不到任何从黑洞那儿发出的光线，自然也看不到黑洞了。
“相对论”证明了这一点。
那么，宇宙呢？假如飞船超过光速飞行，按理说飞船内部应该“时间倒转”，也就是说内部应该往飞船行驶方向相反的地方去，那么，飞船外壳会与飞船内壁发生磨擦，那么飞船会怎么样呢？
假如，可以利用“第一定律”，将飞船速度调成光速，使内部时
间停止，再继续飞行若干光年，那船上的飞行员就可以在飞船上呆上几百、几千个地球年了。
那人类是不是就可以实现“长生不老”的愿望了呢？。
1广义相对论系列论文3篇之1大32开版
量定义为重力大小的量度，从而就把重量概念和质量概念混为一 谈了．在意大利物理学家、天文学家、数学家、科学革命家、近 代科学之父伽利略(Galileo Galilei， 公元 1564.2.15～1642.1.8)， 法 国哲学家、数学家、物理学家、生理学家、解析几何的创始人笛 卡儿（René Descartes，公元 1596.3.31～1650.2.11） ，德国自然科
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子的数目表达的质量概念叫做粒子物质质量． 也有人反对粒子物质质量说： ①既然要通过物质结构的层次来理解质量，那么就应该考虑 到，物质结构的层次并不终止于质子、中子和电子．并且，物体 内部包含的质子、中子和电子在组成原子前后，其数目虽然没有 变化，但是质量却不相同． ②无法规定粒子物质质量的能够实施的量度办法． 所以粒子物质质量的概念应该淘汰． 3 惯性质量和引力质量 3.1 惯性质量 惯性是描述物体保持原有运动状态不变的趋势的性质的物理 量；质量是描述物体包含物质多少的物理量．因此，惯性和质量 并非同一概念．但是惯性和质量却有着紧密的联系．例如，据牛 顿第二运动定律可知，在常力 F 的作用下，惯性大小 I 和质量大 小 m 严格地成正比． 换句话说， 质量增加一倍， 惯性就增加一倍． 因 此，在描述物质的多少上，惯性和质量是完全相同的．于是有些 人就把质量定义为惯性大小的量度， 并叫做惯性质量， 记做 mi ． 这 样就把惯性概念和质量概念混为一谈了． 然而，惯性和质量也有着严格的区别，即对于一个确定量的 物体，惯性与所受外力成反比，若所受外力增大一倍，则惯性就 缩小一半；而质量却与所受的外力无关．因此，在物体所受外力 不同时，就无法用惯性准确地表示物质的多少了．这就是说，惯 性质量的概念是错误的．惯性质量的错误与体积质量、重力质量 的错误完全相同，不知道批判牛顿的物质质量概念的科学家们为 什么不接受体积质量、重力质量错误的教训而重蹈其覆辙呢？ 惯性质量的根本错误是改变了牛顿第二运动定律的性质．例
论文：光子、引力子静质量的广义相对论效应★
光速 c 传播 这就预示了光子没有静止质量 但其能量为 hν 动量有两个特征值 ± h / 2π (≡ ± h)
其中 h 表示 Planck 常量和电磁波的频率 ν
动力学的巨大成功导致了光子无静止质量这个概念几乎被完全接受了 又进一步确定光子没有静止质量 尽管
现代规范理论
理论上已经接受了光子没有静止质量这个事
第三章中 我们将研究光子含静止质量时静电荷如何影响时空的 通过解析延拓到 即含光子静止
中子星或黑洞被作为一个带电荷的匀速自转的点质量
复空间的方法 我们得到了含有光子静止质量的旋转轴对称的度规解 质量项修正的 Ｋｅｒｒ－Ｎｅｗｍａｎ 度规 第三章
我们将从理论上推导出假设引力子含静止
质量时的周期变化率的表达 然后通过比较对双星 ＰＳＲ Ｂ１９１３＋１６ 周期变化率的理论预 测与 ２００１ 观测数据［５５］ 可以给出引力子的上限为 mg ≤ 6.9 ×10 −57 kg ．
从国家管理部门来看，2009年3月的教育部《全国专业学位教育指导
硕士是一个介于学士及博士之间的研究生学位(Post-Graduate)，拥有
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பைடு நூலகம்
硕士论文是硕士研究生所撰写的学术论文，具有一定的理论深度和更高的学术水平，更加
限是 mγ ≤ 1.2 ×10−54 Kg [1] 比电子的质量小了差不多 14 个数量级 下面 我们将简单 介绍光子有静止质量的理论基础 Proca 方程和非零质量电磁场 并与 Maxwell 电磁场
式中 µγ−1 是光子有静止质量时的 Compton 波长 Aµ 表示四维矢势 ( A, i φ c) 和 j µ 表示四 维电流密度 (J , icρ ) 密度 其中 φ 表示标量势 A 表示矢势 ρ 表示电荷密度 J 表示电流
爱因斯坦的广义相对论
爱因斯坦的广义相对论是现代物理学的里程碑，它不仅塑造了我们对时空和引力的理解，而且对整个宇宙的演化过程有着深远的影响。
本文将简要介绍广义相对论的主要观点，并强调其对科学和人类思维方式的重要影响。
爱因斯坦的广义相对论是狭义相对论的自然延伸，它提供了一个描述引力的普遍理论。
相对论的核心思想是时空的弯曲，物体的运动受到引力场的影响。
广义相对论通过引入度量场的概念，将引力视为时空结构的弯曲来解释。
广义相对论的一个重要观点是，引力并非一个力，而是由物体弯曲时空所产生的效应。
爱因斯坦以一张弹性的橡胶膜来比喻时空的弯曲，并称之为“时空连续体”。
物体沿着曲线运动，不是因为有力的引导，而是由于时空的弯曲使其遵循曲线轨迹。
这一概念对我们理解宇宙中的引力场及其产生的效应具有重要意义。
广义相对论对于宇宙的演化过程也提出了重要的见解。
根据相对论的理论，物质和能量使时空产生弯曲，而时空的弯曲又影响物质和能量的分布。
这种相互作用产生了所谓的引力场，以及行星、恒星等天体的运动。
在宇宙的大尺度下，广义相对论支持了宇宙膨胀的观点，并提出了爱因斯坦宇宙场方程，描述宇宙的演化和膨胀。
广义相对论也对科学和人类思维方式产生了重要影响。
爱因斯坦的理论引领了人们对物理学、空间和时间的全新解释。
它挑战了牛顿力学的经典观念，揭示了相对论领域下的全新现象和规律。
爱因斯坦的广义相对论也促进了后来量子力学的发展，为理解微观世界的奇异效应提供了基础。
除了对物理学的贡献，广义相对论还启示了我们对于时间、空间、宇宙的深刻思考。
它提醒我们，时空并非静态和不变的，而是随着物质和能量分布的变化而发生弯曲。
这种理解改变了我们对于时间和空间的认知，使我们意识到它们是一种相互交织和动态的存在。
广义相对论的观点也激发了人们对哲学和宗教的思考，引发了关于宇宙奥秘的深沉探索。
综上所述，爱因斯坦的广义相对论为我们提供了一种全新的理解引力和时空的方式。
它不仅对物理学产生了深远影响，解释了引力现象和宇宙演化的规律，而且对科学和人类思维方式有着重要启示。
相对论的作文范文
相对论是一门重要的物理学科，由爱因斯坦于20世纪初提出，其产生对经典物理学的颠覆性影响，被认为是现代科学的标志之一。
相对论分为狭义相对论和广义相对论两种形式，其中狭义相对论主要探讨了在参照系变换下时间和空间都会发生变化的现象，广义相对论则将引力视为空间时间弯曲而非力的形式，并提出了弯曲众多现象的预测，如黑洞、引力透镜和引力波等。
相对论对人类历史的影响是巨大的。
它与牛顿的引力学不同，它认为空间和时间是不可分割的整体，即为时空；而引力是由物质使空间时间弯曲引起的。
相对论的贡献超出了当时的物理学范畴，对原子核的物理、天体物理、宇宙学发展有重要影响。
例如，狭义相对论是量子力学和场论的基础，它的公式在肯定不确定性原理、时间助跑效应等方面起到了重要的作用；同时广义相对论提供的引力像是现代宇宙学发展的重要基础。
这时，人们不得不对相对论的弯曲原理和黑洞的特性感到疑惑。
广义相对论的核心假设是空间时间弯曲，而黑洞则是一类由引力到极限产生的物体。
黑洞更像是一个时间和空间的漩涡，一旦物体掉入就再也无法逃脱，其真正的本质是一个精细的物理学问题。
我们是怎么知道这个漩涡的存在呢？答案就在相对论里。
相对论是基础理论，可用于经验校验，由它得出黑洞的理论性质，然后用望远镜、探测器等直接探查，进而证实黑洞的存在性。
就像宇宙对物理学家没有秘密一样，黑洞在理论上已经解决，相对论的预测在实践中得到了证明，这就是其价值所在。
总结来说，相对论的重要性不言而喻。
它引领了整个物理学领域的发展，并且在研究最复杂的天体物理大系统时起到了很重要的作用。
未来相对论的发展方向之一可能会涉及其与量子力学的结合，这个问题可谓物理学中的圆桌骑士，其答案解决后代表着更广阔的科学格局。
我们要学会提高自己的科学素养，运用相对论对世界进行分析，理解科学理论概念的深层含义，从而提高我们的科普工作水平。
广义相对论的作文
广义相对论的作文
“哎呀，这太阳好晒呀！”我一边用手遮着额头，一边和小伙伴们抱怨着。
我们正在小区的花园里玩耍，阳光直直地洒下来，让我们都有点睁不开眼。
小伙伴小明说：“就是呀，这大热天的，真不想在外面玩了。
”
我灵机一动，说：“我们去阴凉的地方躲躲吧。
”于是我们跑到了一棵大树下。
坐在树下，我看着地上的光斑，突然想起了爸爸给我讲过的广义相对论。
我兴奋地对小伙伴们说：“你们知道吗？爱因斯坦的广义相对论可神奇啦！”
小伙伴们一脸茫然，小红问：“什么广义相对论呀？”
我开始滔滔不绝地讲起来：“广义相对论就像是一个超级厉害的魔法，它说呀，引力可不是普通的力哦，而是时空弯曲的结果呢！就好比这地面，我们看着平平的，其实它可能是弯曲的呢，只是我们感觉不到。
”
小明眨巴着眼睛问：“那和我们有什么关系呀？”
我笑着说：“关系可大啦！比如说，时间在不同的地方流逝的速度都不一样呢！就像我们在这里感觉时间过得正常，要是到了一个引力特别大的地方，时间可能就过得很慢很慢啦！这多有意思呀！”
小红惊叹道：“哇，这么神奇呀！那岂不是像科幻电影一样？”
我用力点头，说：“对呀对呀，广义相对论就像是打开了一个科幻世界的大门呢！你们想想，要是我们能真正搞懂它，那我们不就像超级英雄一样厉害啦？”
小伙伴们都哈哈大笑起来。
我看着他们开心的笑容，心想，科学真的是太有趣啦！广义相对论虽然很难理解，但它就像一个神秘的宝藏，等待着我们去探索。
我们现在虽然只是小学生，但谁能说未来我们不能成为探索宇宙奥秘的科学家呢？我相信，只要我们保持好奇心，不断学习，总有一天我们能真正理解广义相对论的奥秘，能为人类探索宇宙做出自己的贡献！。
广义相对论的现代应用与验证方法讨论
广义相对论的现代应用与验证方法讨论广义相对论（General Theory of Relativity）是爱因斯坦于1915年提出的一种重力理论，它对于解释天体运动轨迹、预测时空弯曲以及黑洞存在等方面发挥了重要作用。
在当代科学研究中，广义相对论不仅仅是理论物理学中的基础理论，也在许多实际应用中发挥了关键作用。
本文将讨论广义相对论的现代应用及其验证方法。
广义相对论将质量和能量与时空的弯曲联系在一起，提出了一种理论框架，能够解释引力的产生机制。
它通过描述物体在弯曲时空中的运动轨迹，揭示了引力如何影响物体的运动。
这一理论对于宇宙学的研究、引力波探测、卫星导航系统等都有着重要应用。
首先，广义相对论在宇宙学和天体物理学中有着广泛的应用。
宇宙学研究关注宇宙的起源和演化，广义相对论提供了解释宇宙膨胀和形成结构的重要理论基础。
根据广义相对论，宇宙的几何形状取决于其内部的物质能量分布，从而影响宇宙的发展历程。
此外，广义相对论的理论也被用于解释引力透镜现象，即质量分布会弯曲光线的传播路径，导致天体的观测位置发生偏移。
这种现象在强引力场附近的恒星或星系周围非常明显，在宇宙学和天体物理学中被广泛利用。
其次，广义相对论的另一个重要应用就是引力波探测。
引力波是时空弯曲产生的扰动，它们在传播时可以携带着关于宇宙的重要信息。
广义相对论预测了引力波的存在，但直到2015年才首次成功探测到引力波信号。
通过利用先进的激光干涉仪等技术，科学家们能够探测到来自于两个黑洞合并或中子星碰撞等强引力场事件产生的引力波。
引力波探测不仅仅是对广义相对论的验证，也为我们理解宇宙的演化提供了全新的手段。
在实践应用方面，广义相对论在卫星导航系统中也发挥了重要作用。
现代卫星导航系统如GPS是基于测量卫星和接收机之间信号传播时间差来确定位置的，而广义相对论的存在弯曲时空的概念需要被考虑进去。
由于卫星在地球表面一直处于高速运动和强引力场中，所以时钟的运行速度会发生变化，这也会产生位置定位误差。
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Schwarzschild 解与致密星摘要：本文推导了TOV 方程，求解出Schwarzschild 内部解及外部解，并介绍了致密星（白矮星和中子星）的存在，同时利用相对论讨论了白矮星和中子星的物理状态和结构性质。
为了简化工作，我们大量借助Mathematica 来辅助运算。
关键词：爱因斯坦引力方程Schwarzschild 内部解TOV 方程白矮星中子星1引言20世纪30年代从理论上预言存在中子星和黑洞，但一直没有观测到这些天体。
然而在60年代发现类星体、脉冲星、双星X 射线源等奇异天体后，相对论天体便发展起来。
恒星演化理论预言恒星演化到晚期应存在三类天体，即白矮星、中子星和黑洞。
一颗晚期演化的恒星变为哪类天体取决于它的质量。
质量为M 星而核燃料耗尽的恒星，由于引力收缩将释放能量，从而温度升高。
对于M 太阳<M <8M 太阳的晚期恒星将最后演化为白矮星，白矮星靠简并电子气的压力与引力平衡，从而维持星体的存在；对于8M 太阳<M <30M 太阳的晚期恒星将最后演化为中子星，中子星靠简并中子气与引力平衡而维持星体的存在；当一个晚期演化的恒星质量大于中子星质量上限时，便不能存在稳定的结构，这种星体无止境地塌缩下去，最后成为黑洞。
2理想流体的Schwarzschild 解2.1Tolman-Oppenheimer-Volkoff 方程的推导考虑爱因斯坦引力方程G T ννμμκ=-（1）在静态球对称星体内部的解。
由静态球对称度规的最普遍形式2222222()(sin )()ds a r dr r d d b r dt θθϕ=--++（2）可得度规张量分别为()rr g a r =-2g r θθ=-22sin g r ϕϕθ=-()tt g b r =0,g μνμν=≠对于（3）设星体物质为理想流体，则有2()P T U U Pg c νννμμμρ=++（4）其中P 是固有压强，ρ是固有总能密度，U μ是速度四矢，定义为1g U U μνμν=（5）因为流体是静止的，故可取0r U U U θϕ===1/2()tt t U g -==（6）由静态和球对称假设可知，P 和ρ仅仅是径向半径r 的函数。
由式（3）可得g μν的逆为1()rr g a r -=-2g r θθ-=-22(sin )g r ϕϕθ--=-1()tt g b r -=（7）代入公式（8）1(2g g g g x x xρμρνμνλλρμννμρ∂∂∂Γ=+-∂∂∂（8）计算可得仿射联络不为零的分量为12r rrdaa drΓ=rr a θθΓ=-2sin rr aϕϕθΓ=-12r tt dba drΓ=1r r r θθθθΓ=Γ=sin cos θϕϕθθΓ=-1r r rϕϕϕϕΓ=Γ=cot ϕϕθϕϕθθΓ=Γ=12t t rt tr dbb drΓ=Γ=（9）代入公式（10）R xxλλμλμνηληλμνμλνημνληνλ∂Γ∂Γ=-+ΓΓ-ΓΓ∂∂（10）计算可得Ricci 张量为''1'''1'()24rr b b a b a R b b a b r a=-+-''11()2r a b R a a b aθθ=-+-++2sin R R ϕϕθθθ=''1'''1'(24tt b b a b b R a a a b r a=-++-0,R μνμν=≠对于（11）式中撇表示对r 求微商，即d/d r 。
由此可以得到爱因斯坦方程为''1'''1'()4()24rr b b a b a R G P a b b a b r aπρ=-+-=--2''11()4()2r a b R G P r a a b a θθπρ=-+-++=--''1'''1'(4(3)24tt b b a b b R G P b a a a b r aπρ=-++-=-+（12）又由流体静力学平衡方程（4）、（5）、（6）以及;0T μνν=（13）可以得到'2'b P b P ρ=-+（14）首先推导a （r ）的方程2222'11822tt rr R R R a G a r b ra r arθθπρ++=--+=-（15）此方程也可以写作2()'18rG r aπρ=-（16）若取a （0）为有限值，则a （r ）解为12()()[1]G r a r r-M =-（17）其中20()4'(')'rr r r dr πρM =⎰（18）利用式（14）、（17）消去引力场中的a （r ）、b （r ）有222'1[1][144()G rP G G r G P r r P rπρπρρM M-+--+-=--+（19）由此可以得到31()42()(1)(1()dP G r P r P G r dr r r rπρρ-M M =-++-M （20）此即为广义相对论中，在引力场作用下，球对称静态理想流体恒星内部的平衡方程，即TOV方程。
式中20()4''rr r dr πρM ≡⎰（21）2()4d r r drπρM =（22）若给定物态方程()P P ρ=（23）则TOV 方程（20）、质量方程（21）和状态方程（23）组成星体结构的完备方程组。
在一定的边界条件下()0P R =(0)0M =（24）以中心密度ρ0为参量，可以计算出P（r）、ρ（r）、M（r）。
并且M（R）=M 星，即星体的质量，它是在遥远处的观测者测得的引力质量。
2.2恒星内部求解——Schwarzschild 内部解计算恒星内部解的问题，即求式（2）中的度规。
其中a （r ）已由式（17）给出12()()[1G r a r r-M =-（17）因此只要算得P （r ）、ρ（r ）、M （r ）后，就可得到a （r ）。
对于b （r ），将式（20）代入式（14）可得312'22()[()4][1b G G r r r P b r rπ-M =M +-（25）若取积分常数为零，即()1b ∞=（26）则对式（25）积分可求得b （r ）为31'222(')[(')4'(')][1]''()rG G r r r P r dr r rb r eπ∞-M -M +-⎰=（27）将上述求得的a （r ）、b （r ）代入式（2）即得Schwarzschild 内部解。
2.3恒星外部求解——Schwarzschild 外部解在星体外部，P （r ）、ρ（r ）均为零，M （r ）为常量M （R ）。
代入式（17）、式（27）可以得到a （r ）、b （r ）为12()()()1,G R b r a r r R r-M ==->对于（28）其中M （R ）应等于星体的质量M 星20()4()RR r r drπρM ≡M ≡⎰星（29）3多层球设一颗星的热力学过程为多方过程，则其物态方程为P γκρ=或者PV γ=常数（30）式中1,V P V V C R C C C QC C C C C Tγ+--∆≡=>≡--∆（31）引入()(0)()n r ρρθξ=（32）则有111(0)()n nP κρθξ++=（33）其中1,1r n ξγα==-1211/21/22(1)[(0)][](0)44(1)n n G G γκκγαρρππγ--+≡=-（34）式中比例常数κ依赖于每个核子的熵和化学组成，与r 和ρ（0）无关。
任何一颗星，若其状态方程具有式（30）形式，则称此星为多层球。
设星体半径1,Rr R ξξα===（35）星体的质量为204()Rr r drπρM =⎰星111(34)/23/2204(0)[]()4(1)d G ξγγκγπρξθξξπγ--=-⎰(34)/23/22114(0)[]'()4(1)G γκγπρξθξπγ-=-1324(0)d d αξθπραξξ=（36）星球半径为1R αξ=（37）由式（36）、式（37）可以得到星体质量与半径的关系为3413422221114['()4(1)RG γγγγγκγπξξθξπγ-------M =-星（38）式（36）、式（38）均考虑了式（39）111()'()'()()[]0(0)(0)n d r r d n ρρθξθξξραρ-==<（39）4白矮星耗尽核能后恒星收缩，当密度足够高（ρ>>104g/cm 3）以致星体内的电子气符合理想性条件，并且恒星温度低于电子气简并温度，这种晚期演化的恒星可近似当作完全简并理想电子气球体处理。
白矮星便是这类星体。
由于电子气的简并压与星体的自引力平衡，星体将保持稳定状态。
4.1密度较小、非相对论性条件下的白矮星根据非相对论性简并费米气体，很容易求得物态方程为2222/35/322/35/3161()()(3)()55N N P g m V m Vππ== （40）其中g 为电子自旋简并度，值为2。
设每个电子的平均核子数为μ（μ=A /Z >=1），则2222/35/322/35/311(3)((3)()55e N e Nn m N P m V m m μππμ== 222/35/31(3)(5e Nm m ρπμ= （41）这是一种γ=5/3、n =3/2的多层球，并且κ为225/323()15e Nm m πκπμ= （42）利用式（36）可得此白矮星的质量为3/23/21/21/2223/213(0)()(2.71406)[28N cc m G πρμρM = 星21/2(0)2.79[cρμρ-=M 太阳（43）利用式（37）得此白矮星半径为3/21/21/61/21/23(0)()(3.65375)[8N e cR c G m m πρμρ-= 411/6(0)2.010[ckm ρμρ--=⨯（44）式（43）、式（44）中引进一个临界密度ρc3363230.9710/3N e c m m c g cmμρμπ==⨯ （45）此白矮星的总动能T2222/32/322/35/333(3)()(3)(1010e e N N T N V m V m Vππ== （46）5/332/35/32/325/344()()()()(33N NN V R R V m m ππμμ---M M ==总势能U235GM U R=-（47）总能量EE T U=+（48）式（48）对R 求导可得总能量E 取极值时需要满足1/32RM Gγ=（49）其中γ为22/35/319(()24N em m πγμ-≡ （50）由式（49）也可以得到总能量E 对R 的二阶导数大于零，表明在此情况下白矮星是稳定的。