美科学家在中子星附近观测到时空扭曲

sunrisesunset

中子星附近发生时空扭曲

　　新浪科技讯 北京时间8月28日消息，据国外媒体报道，美国的科学家们近日称，他们最近在中子星附近成功地观测到了时空扭曲现象，这再次证明了爱因斯坦时空扭曲理论的正确性。
　　美国宇航局和密歇根大学的天文学家们称，在中子星周围观测到一些铁气体的线形拖尾，证明的确存在时空扭曲，并称可以据此推算出天体的大小限度。美国宇航局戈达德太空飞行中心和马里兰大学的研究小组成员苏蒂普-巴塔查耶表示，由于科学家们曾在黑洞甚至地球周围观测到过同样的扭曲，因此次此发现并非惊人之事，然而它对于解答物理学的基本问题意义重大。巴塔查耶说：“这属于基础物理学范畴，在中子星中心可能存在着各种奇异的粒子或物态，如夸克物质，由于我们无法在实验室进行模拟实验，因此找出答案的唯一方法就是去了解中子星。”
　　中子星是一种密度极高的恒星，它相当于把有比太阳还重的物质压进一颗城市大小的球体中，几茶杯中子星物质的重量就可以超过珠穆朗玛峰。天文学家们用这些碎裂的中子星作为天然实验室，研究物质是如何在极端的自然界压力中被紧密挤压的。然而，在开始着手解开隐藏在这些衰减中子星之下的谜之前，科学家们必须非常精准地测量出它们的直径和质量。在目前进行的两项研究中，天文学家们使用了欧洲太空总署的XMM-牛顿X射线天文台和日本/美国宇航局的朱雀X射线天文台，对3对双中子星进行了观察测量，它们分别是巨蛇座X-1，GX349+2和4U 1820-30。科学家们还研究了炙热的铁原子发出的光谱线，这些铁原子在中子星表面上方急速旋转形成圆盘状，旋转速度高达40%光速。
　　通常来说，测量到的过热的铁原子光谱线应有均匀对称的峰值。然而，天文学家们的测量结果却显示出了歪斜的峰值，这意味着出现了相对论效应的扭曲。他们认为，气体的飞速运动(和相对强大的地心引力)导致了光谱线的扭曲，形成更长波长的拖尾。同时，这些测量工作使得科学家们可以判定恒星的最大尺寸。密歇根大学的XMM牛顿研究小组成员爱德华-卡克特说：“我们看到铁气体就在中子星表面外部飞速旋转，由于该圆盘内部显然不可能比中子星表面绕行更紧密，因此这些测量使我们可以确定中子星直径的最大尺寸。根据我们估算，中子星直径最大不过20.5英里(33公里)。”
　　爱因斯坦提出的广义相对论是现代物理学的奠基石，其要义是两个物体间之所以存在引力，是因为重力场使四维时空发生扭曲。1919年发生日食时的观测结果证实太阳的重力使星光弯曲。1976年，美国宇航局的重力探测A计划，把一个原子钟送入离地1万公里的太空中，证实了爱因斯坦提出的重力会使时间慢下来的推测。理论上说，可以通过监视绕地球运行的一个陀螺仪的转轴位置来验证时空扭曲的发生。在确定了参考星座后，如果发生时空扭曲，那么陀螺仪的转轴和参考星座的方向关系就会发生改变。根据牛顿力学原理，一个陀螺仪和一个参考星座方向对齐后，如果没有外力干扰，就会始终保持对齐。但是根据爱因斯坦理论，由于地球自转和重力场引起的时空扭曲会造成陀螺仪和参考星座的相对方向发生改变。
　　在8月1日出版的《天体物理通讯杂志》上，已经发表了XMM牛顿研究小组的论文，其它相关论文也将在该杂志上陆续发表。(刘妍)

真精不怕火恋

都快忘光了

schaefer

觉得有些话挺可笑的。

sunrisesunset

呵呵，发这个帖子，本意不过抛砖引玉，说不定真有懂得其中奥妙的，来向我等懵懂之人解释一下深奥的科学原理。觉得科学都是为人服务的，既如此，自然应该有些深入浅出的表达方式，让普通民众得到启蒙和教化，这也就是科普读物和影视节目存在的原因。不懂不代表不可以尽可能地去接近和了解它。
就算没有，有人愿意交流一下自己就算不完全的了解甚至只是遐想也是令人愉快的事情。对于宇宙和其他奥妙现象的好奇是因为童心未泯吧，每个人无论长到多大，心里某个角落都藏着个小孩的自己的吧。
各抒己见，各取所需，互相责难我认为是没有必要的。

hetty

原帖由 阴山 于 2007-9-5 19:34 发表
我不懂这个Thema，挺无知的。但是大概知道，要想认识这些事情的本质，谈及时空，维度，最少n-dimensionaler vektorraum上面的微积分要会算吧？最少Manigfaltigkeit要理解吧？

我只能假定对时空维度感兴趣的人，对上述东西都很了解。因为否则的话，你怎么能理解那些看起来很了不起的理论。那是数学，不是诗歌，散文。。。。。。

在判断别人说的是不是谬论之前，先要看看自己对该论点了解多少。不了解自然无法辨别更不能反驳，一味的人身攻击也对问题本身于事无补。有的时候，只是对方的思维方式和你的不同，自己的思维太狭隘或渺小了，好比让一位作家去看微分方程的解答，怎么看都不明白为什么能解出来。所以询问相对权威的人士还是很有必要的。


我也来摘抄点东西：


1. 最牛博士论文答辩就是答辩人一直在挑战答辩委员会成员，直到问得这些教授们紧张到恍惚以为自己才是答辩人。
实例：萨缪尔森的博士论文答辩结束后，答辩委员会成员之一的熊彼特（上世纪最伟大的经济学家之一）转过头去问另一位成员里昂剔夫（诺奖得主）：“瓦西里，我们通过了么？”  

2. 最牛投稿论文就是让编辑满世界都找不到一个能看懂这篇论文的匿名审稿人，最后只能发表，根本不需要修改的。
实例：SIMS1971年发表在《数理统计年鉴》上的论文《无穷维参数空间中的分布滞后估计》。SIMS写完这篇论文后没投经济学杂志，因为他显然知道没人看的懂。于是投给了最牛B的数理统计杂志，结果编辑死活找不到审稿人，最后好不容易凑合拉来一个，审稿报告是这么写的：“我真的不明白这篇论文在说什么，但是我检验了其中的几个定理，好像是对的。所以我猜应该发表。”  

3. 最牛B的论文没必要长篇大论，千把字足以。
实例：德布罗意是个花花公子贵族，本科是历史学专的，后来实在闲着无聊去读了5年博士，最后交的博士论文是一页纸，还涉嫌“抄袭”。 答辩委员会气的都不想让他答辩。他的导师、著名物理学家朗之万感到很没面子，自己学生毕业不了真是耻辱，于是他鼓动了爱因斯坦一起帮着求情：让这小子过了吧，他老爸是法国内政部长，咱惹不起。那篇“垃圾”论文后来被薛定谔看到了，薛定谔看着这页论文苦思冥想了1个月，发表了量子力学里最重要的理论之一的薛定谔方程，薛定谔猫也成为最有趣的一只猫。 德布罗意因这篇论文说阐述的观点获得了诺贝尔物理学奖。薛定谔凭借德布罗意的这篇论文对量子力学作出了杰出贡献，从一名普通而不得志的讲师一跃成为了一名伟大的科学家并获得了诺贝尔物理学奖。可以说，一篇1页纸的博士论文成就2个诺贝尔物理学奖可谓前无古人，估计也是后无来者。由此看来，最牛b的论文不必象张五常那样连载， 一页A4的纸足以。不过我想德布罗意要是在中国读博士就惨了，论文因为字数太少，根本连答辩的资格...不得不说两句：德布罗意幼年即失去双亲，被他的哥哥莫里斯公爵（也是一名杰出的物理学家）一手养大的，在他1924年的著名博士论文之前一年，德布罗意就已连续发表三篇论文提出物质波的猜想，至于博士论文是几页纸，这个我还没考证过。 关于薛定谔：薛定谔多才多艺，会4种语言，出过诗集。另外他于1944年出版的《生命是什么》，吸引了一大批物理学家转向生物学研究。其中包括后来双螺旋的发现者沃森和克里克。所以说，这帮牛人并不一定像人们想象的那样传奇，也不能把其成功单纯的归结为偶然的因素。正所谓：牛者恒牛。

schaefer

俺没有什么理论，也不是学物理的，只不过有自己的遐想。哈哈
穿越时空个人觉得是有可能的，大多数人把注意力集中在速度上，但是忽略了距离。
我相信超光速是不可能实现的，那么要想穿越时空，还有一个办法，那就是去扭曲时空，换句话说，就是去改变不同时间点之间的距离。一个简单的例子，当一只蚂蚁要从一个篮球的最顶端爬到最底端，那么按照我们现在的思维就是，他的最短距离就是绕半圈，但是，我们忽略了一种可能，那就是，把这个篮球压扁，如果完全压扁的时候，这两个点之间的距离就是　零　！！蚂蚁这是只需要从中间穿越就可以了。当然目前蚂蚁能否压扁篮球，以及蚂蚁如何压扁篮球，就是我们还需要研究的问题。当然还有一个问题，那就是压扁后如何穿越，这又是一个问题，但是可喜的是，不是有很多人在研究黑洞了么？我们是否可以这样理解，完全压扁是一种极端，正常情况是部分压扁，也就是说，上下两个点在球被压扁后直线距离只是缩短了，但是还不是零，这时候，两点之间的直线距离实际上就是一个黑洞！
还有一个相当奇妙的现象，我不得不提，那就是——怪圈。一张纸分为ＡＢ两面，那么一只蚂蚁要想从Ａ面穿越到Ｂ面的话（假设这张纸代表的是一个平面，无限大），他只有打洞然后穿越，姑且称为穿墙术吧。
但是生活中有一种现象被我们大家都忽略了，或者注意到了但是没有深入思考，生活中，这只蚂蚁是完全有可能不需要打洞而从Ａ面到Ｂ面的，这也就是我刚说起的怪圈。一个很简单的实验，一张纸带，正反写上A面和B面， 铺平在桌上，然后对折后把两头粘在一起，这时候也就是一个纸圈，其中的一面是外，一面是里。ＡＢ面这时候还是两个面，但是如果你把纸铺平后，固定一端，将其中的一段扭转１８０度后在和另外一端粘在一起，这时候你会发现你得到的是一个扭曲的纸圈，奇迹也因此而发生了，你顺着你写下的Ａ面一直向前，你会发现在同一面你能找到你写下的Ｂ，也就是说，这个时候原先的纸的正反两面位于同一个曲面了！！同时，这个纸圈已经没有里面和外面之分了！！这个时候蚂蚁不需要打洞而只需要一直向前，就可以从原来的Ａ到Ｂ，那么蚂蚁是不是相当于穿越了原来的ＡＢ面呢？？　实验还没有结束，如果你拿一把剪刀沿着这个纸带的中间剪开，那么奇迹又发生了，原来你得小的扭曲的纸圈这时候变成了一个大纸圈！！！如果我们逆向思维的话，那么也就是说，一个大纸圈我们是可以利用这个原理把它变成一个小纸圈，当你反复几次把纸圈变的很小后，这时候蚂蚁从从Ａ点爬向Ｂ点，既不需要打洞，又不需要爬行很远了！当然，现在也有很多人正在致力于研究这种怪圈想象，简单的怪圈具有的奇特性质出乎人的想象，比如，刚才我们是沿着纸圈的中间线剪开的，你可以尝试一下从三分之一处剪开，这时候你得到的是两个纸圈，但是两个纸圈就像项链的的链子一样，是环串起来的！！你还可以尝试一下从四分之一处剪开，看看结果是什么…………如果你再逆向思维一下呢？！！
　　前段时间看到有报道说，有一化学家已经在实验室合成出了一种碳原子结构是一个扭曲的怪圈的有机化合物，他所具有的性质也出乎意料，目前正在研究它的特性。
　　那么变形金刚里面的压缩时空后再从一个星球飞到另一个星球，我觉得这完全是可能的，至少我不敢说，这绝对不可能。
　　我只想说一句话，大自然真的很奇妙。值得我们去发现的东西太多太多…………

[ 本帖最后由 schaefer 于 2007-9-4 22:12 编辑 ]

sunrisesunset

谢谢你
做做功课先

woshipianzi

四维时空不仅限于此，由质能关系知，质量和能量实际是一回事，质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，比如速度越大，质量越大。在四维时空里，质量（或能量）实际是四维动量的第四维分量，动量是描述物质运动的量，因此质量与运动状态有关就是理所当然的了。在四维时空里，动量和能量实现了统一，称为能量动量四矢。另外在四维时空里还定义了四维速度，四维加速度，四维力，电磁场方程组的四维形式等。值得一提的是，电磁场方程组的四维形式更加完美，完全统一了电和磁，电场和磁场用一个统一的电磁场张量来描述。四维时空的物理定律比三维定律要完美的多，这说明我们的世界的确是四维的。可以说至少它比牛顿力学要完美的多。至少由它的完美性，我们不能对它妄加怀疑。  
相对论中，时间与空间构成了一个不可分割的整体——四维时空，能量与动量也构成了一个不可分割的整体——四维动量。这说明自然界一些看似毫不相干的量之间可能存在深刻的联系。在今后论及广义相对论时我们还会看到，时空与能量动量四矢之间也存在着深刻的联系。  
物质在相互作用中作永恒的运动，没有不运动的物质，也没有无物质的运动，由于物质是在相互联系，相互作用中运动的，因此，必须在物质的相互关系中描述运动，而不可能孤立的描述运动。也就是说，运动必须有一个参考物，这个参考物就是参考系。  
伽利略曾经指出，运动的船与静止的船上的运动不可区分，也就是说，当你在封闭的船舱里，与外界完全隔绝，那么即使你拥有最发达的头脑，最先进的仪器，也无从感知你的船是匀速运动，还是静止。更无从感知速度的大小，因为没有参考。比如，我们不知道我们整个宇宙的整体运动状态，因为宇宙是封闭的。爱因斯坦将其引用，作为狭义相对论的第一个基本原理：狭义相对性原理。其内容是：惯性系之间完全等价，不可区分。  
著名的麦克尔逊--莫雷实验彻底否定了光的以太学说，得出了光与参考系无关的结论。也就是说，无论你站在地上，还是站在飞奔的火车上，测得的光速都是一样的。这就是狭义相对论的第二个基本原理，光速不变原理。  
由这两条基本原理可以直接推导出相对论的坐标变换式，速度变换式等所有的狭义相对论内容。比如速度变幻，与传统的法则相矛盾，但实践证明是正确的，比如一辆火车速度是10m/s，一个人在车上相对车的速度也是10m/s，地面上的人看到车上的人的速度不是20m/s，而是(20-10^(-15))m/s左右。在通常情况下，这种相对论效应完全可以忽略，但在接近光速时，这种效应明显增大，比如，火车速度是0。99倍光速，人的速度也是0。99倍光速，那么地面观测者的结论不是1。98倍光速，而是0。999949倍光速。车上的人看到后面的射来的光也没有变慢，对他来说也是光速。因此，从这个意义上说，光速是不可超越的，因为无论在那个参考系，光速都是不变的。速度变换已经被粒子物理学的无数实验证明，是无可挑剔的。正因为光的这一独特性质，因此被选为四维时空的唯一标尺。

woshipianzi

广义相对论的基本概念解释：  

广义相对论是爱因斯坦继狭义相对论之后，深入研究引力理论，于1913年提出的引力场的相对论理论。这一理论完全不同于牛顿的引力论，它把引力场归结为物体周围的时空弯曲，把物体受引力作用而运动，归结为物体在弯曲时空中沿短程线的自由运动。因此，广义相对论亦称时空几何动力学，即把引力归结为时空的几何特性。  

如何理解广义相对论的时空弯曲呢？这里我们借用一个模型式的比拟来加以说明。假如有两个质量很大的钢球，按牛顿的看法，它们因万有引力相互吸引，将彼此接近。而爱因斯坦的广义相对论则并不认为这两个钢球间存在吸引力。它们之所以相互靠近，是由于没有钢球出现时，周围的时空犹如一张拉平的网，现在两个钢球把这张时空网压弯了，于是两个钢球就沿着弯曲的网滚到一起来了。这就相当于因时空弯曲物体沿短程线的运动。所以，爱因斯坦的广义相对论是不存在“引力”的引力理论。  

进一步说，这个理论是建立在等效原理及广义协变原理这两个基本假设之上的。等效原理是从物体的惯性质量与引力质量相等这个基本事实出发，认为引力与加速系中的惯性力等效，两者原则上是无法区分的；广义协变原理，可以认为是等效原理的一种数学表示，即认为反映物理规律的一切微分方程应当在所有参考系中保持形式不变，也可以说认为一切参考系是平等的，从而打破了狭义相对论中惯性系的特殊地位，由于参考系选择的任意性而得名为广义相对论。  

我们知道，牛顿的万有引力定律认为，一切有质量的物体均相互吸引，这是一种静态的超距作用。  

在广义相对论中物质产生引力场的规律由爱因斯坦场方程表示，它所反映的引力作用是动态的，以光速来传递的。  

广义相对论是比牛顿引力论更一般的理论，牛顿引力论只是广义相对论的弱场近似。所谓弱场是指物体在引力场中的引力能远小于固有能，力场中，才显示出两者的差别，这时必须应用广义相对论才能正确处理引力问题。  

广义相对论在1915年建立后，爱因斯坦就提出了可以从三个方面来检验其正确性，即所谓三大实验验证。这就是光线在太阳附近的偏折，水星近日点的进动以及光谱线在引力场中的频移，这些不久即为当时的实验观测所证实。以后又有人设计了雷达回波时间延迟实验，很快在更高精度上证实了广义相对论。60年代天文学上的一系列新发现：3K微波背景辐射、脉冲星、类星体、X射电源等新的天体物理观测都有力地支持了广义相对论，从而使人们对广义相对论的兴趣由冷转热。特别是应用广义相对论来研究天体物理和宇宙学，已成为物理学中的一个热门前沿。  

爱因斯坦一直把广义相对论看作是自己一生中最重要的科学成果，他说过，“要是我没有发现狭义相对论，也会有别人发现的，问题已经成熟。但是我认为，广义相对论不一样。”确实，广义相对论比狭义相对论包含了更加深刻的思想，这一全新的引力理论至今仍是一个最美好的引力理论。没有大胆的革新精神和不屈不挠的毅力，没有敏锐的理论直觉能力和坚实的数学基础，是不可能建立起广义相对论的。伟大的科学家汤姆逊曾经把广义相对论称作为人类历史上最伟大的成就之一。  

狭义相对论就是  
狭义相对论是建立在四维时空观上的一个理论，因此要弄清相对论的内容，要先对相对论的时空观有个大体了解。在数学上有各种多维空间，但目前为止，我们认识的物理世界只是四维，即三维空间加一维时间。现代微观物理学提到的高维空间是另一层意思，只有数学意义，在此不做讨论。  
四维时空是构成真实世界的最低维度，我们的世界恰好是四维，至于高维真实空间，至少现在我们还无法感知。一把尺子在三维空间里（不含时间）转动，其长度不变，但旋转它时，它的各坐标值均发生了变化，且坐标之间是有联系的。四维时空的意义就是时间是第四维坐标，它与空间坐标是有联系的，也就是说时空是统一的，不可分割的整体，它们是一种”此消彼长”的关系。

真精不怕火恋

原帖由 大米 于 2007-8-31 22:55 发表
学摄影的人研究毫米:ridicule:

看A片的人研究厘米。
:naughty::naughty: