厉害了!爱因斯坦又一观点得到证实:时空会发生扭曲

时空是永恒不变的吗?爱因斯坦给你答案

爱因斯坦的扭曲空间观点得到证实

为了确定惯性系拖拉,在这张由美国宇航局的 GRACE 卫星显示的地图上,研究人员采集了地球不均匀重力场的数据。 重力场的波动,归因于山脉、沟渠和看不见的地下密度差异。

红色表示高重力; 蓝色区域的重力较低。

一项新的研究证实了爱因斯坦广义相对论的一个关键预测:地球的自转扭曲了地球周围的空间。

经过11年间对两颗绕地卫星的观测,研究人员发现,因为地球的自转导致太空结构发生扭曲,每颗卫星每年都因此被拖拽约 6 英尺(2 米),。

本世纪公布的结果比同一小组在 1990 年代后期发表的初步调查结果要精确得多。

这种作用力被称为惯性系拖拉。 这是对牛顿提出的引力理论的简单修正。根据爱因斯坦的相对论,奥地利物理学家约瑟夫·伦斯和汉斯·蒂林在 1918 年预测了性系拖拉动。(也称为伦斯-蒂林效应。)

以下是它的工作原理:

大学的研究负责人 Ignazio Ciufolini 解释说,任何有质量的物体都会扭曲它周围的时空,就像重物体会使拉伸的弹性片变形一样,意大利的迪莱切。

如果物体旋转,则会引入另一种扭曲,“就像弹性薄片被旋转的重轮扭曲一样”。

科学家们推断,如果地球周围的空间被惯性拖拉,那么卫星应该被卷入变形中。 想象一下弹性片材上的第二个物体将如何通过弹性片材变形时产生的揉搓运动而移动。

Ciufolini 的团队分析了从两颗名为 LAGEOS 和 LAGEOS 2 的卫星上反射回来的数百万个激光信号。两者都是高反射球体,其设计目的不是为了自己做任何工作。 它们看起来像 2 英尺直径 (0.6m) 的高尔夫球,他们不含电池或电子设备。

研究人员表示,他们的结果是预测阻力的 99%,最大误差在 10%。 详细信息将在 10 月 21 日出版的《自然》杂志上报道。

科罗拉多大学博尔德分校的物理学家尼尔阿什比说,该分析是“第一次对惯性系拖拉进行合理准确的测量”。

“对相对论引力理论预测的这些效应进行精确测量是至关重要的,因为它们对我们对宇宙的看法具有重要意义,”阿什比在该杂志的研究分析中写道。

黑洞应用

具体来说,新结果可以应用于黑洞理论。 事实上,正是黑洞通常比地球大得多,所以才发现了一些惯性系拖拉的最初迹象。

在 1997 年对黑洞周围活动的观察中,研究人员指出,螺旋进入黑洞的气体会像陀螺一样摆动或旋转。 该结构的基础力学结构不能解释这样大的旋转。

而早在 1996 年,Ciufolini 的团队在研究中就看到了地球轨道卫星存在惯性系拖拉的迹象,但由于缺乏对不对称地球重力场的认识,初步结果存在高度误差。 他说,由美国宇航局的新 GRACE 卫星生成的重力图为最新的分析提供了依据。

与此同时,其他研究表明,黑洞确实在旋转,而惯性系拖拉是影响黑洞周围环境中喷出巨大的物质射流的一个重要原因。 Ciufolini 告诉 SPACE.com,整个天体结构可以比作一个巨大的陀螺仪。 其他观察结果显示,一股喷射流可以在数百万年间指向一个方向。

“换句话说,”Ciufolini 解释道,“这个奇妙的陀螺仪有一把天体物理学的枪,这把枪在数百万年的时间里没有改变其射击方向。”

周围的蓝色和白色环是围绕并朝向黑洞旋转的热气体,就像浴缸排水管附近的水一样。 绿色网格描绘了被右侧旋转的黑洞扭曲的时空坐标。

相关知识

黑洞是时空展现出极端强大的引力,以致于所有粒子、甚至光这样的电磁辐射都不能逃逸的区域。广义相对论预测,足够紧密的质量可以扭曲时空,形成黑洞;不可能从该区域逃离的边界称为事件视界。虽然,事件视界对穿越它的物体的命运和情况有巨大影响,但对该地区的观测似乎未能探测到任何特征。在许多方面,黑洞就像一个理想的黑体,它不反光。

BY: Robert Roy Britt

FY: Starry

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