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地球自转扭曲时空,“时光倒流”并非神话

时间:2018-06-29 08:05来源:中国国家天文
日前,科学家发现,人造卫星围绕地球转动时会被些微拖离原有的轨道———地球转动会令周遭的时间及空间结构变形。 这项最新研究表明,早先物理学家利用爱因
日前,科学家发现,人造卫星围绕地球转动时会被些微拖离原有的轨道———地球转动会令周遭的时间及空间结构变形。
  这项最新研究表明,早先物理学家利用爱因斯坦1915年发表的“广义相对论”所做出的预测再次被证实:在旋转行星周围,的确有时空平面扭曲现象存在。
  爱因斯坦被证明是对的,而另一边,被称为当代爱因斯坦的霍金宣称已经解决了的黑洞信息悖论新论,在近三个月来却被许多世界知名科学家质疑。物理学界纷纷叫道:“请告诉我们具体的证明方法。”看来,在科学界,最重要的还是“事实说话”。
  ———编者
  在最新研究中,天文学家通过分析两枚绕地球轨道的人造卫星11年来的运行轨迹,发现由于地球旋转所造成特异的空间结构,使得这些卫星平均每年出现大约2米的轨道偏移现象。科学家表示,他们在上世纪90年代末曾得出过同样的发现,但是这次所得出结果将更加精确可靠。
  有物理科学家指出:“地球转动时会扭曲旁边的时空,愈接近地球,变形情况愈严重。以往人们从未侦察过时空变形现象。这次是我们首次实实在在且直接地记录到的变形现象。”
  发现时空扭曲
  这种时空扭曲被称作“时空结构拖曳效应”,它是对牛顿经典万有引力理论的局部修正。该原理最早出现于1918年,是由奥地利物理学家伦泽和塞林共同提出的,他们利用爱因斯坦的相对论原理预测出,在旋转物体周围有时空结构扭曲的发生可能。
  科学家认为,地球就是一个质量巨大的旋转物体,如果它周围的时空果真被扭曲了,那么绕在地球周围的人造卫星就是在一个变了形的三维空间内运行着———其运动轨迹必定出现不规则现象。
  研究小组对两颗人造卫星上发回的数百万个信号进行了分析。研究结果表明,其运行轨迹的确并非像原先设计的那样合乎规范,99%的时空结构出现了扭曲现象。该项研究成果刊登在10月21日出版的《自然》杂志上。
  美国物理学家尼尔认为:“此次的研究工作是对时空结构拖曳效应有史以来最为可靠的一次准确分析。在验证相对论预测的研究中,测量的准确性将是至关重要,它将有助于科学家重新审视我们周围广袤的时空宇宙。”
  黑洞理论又添佐证
  此次最新研究结果也将对宇宙黑洞的理论研究产生影响。事实上,由于黑洞的质量比地球大得多,许多关于时空扭曲的观测最早就是在黑洞附近被发现的。
 天文学家在1997年曾经首次注意到,在一些宇宙黑洞周围,气体物质以一种螺旋抖动的运动状态下被吸进黑洞内部,这种情形就像是一个旋转的陀螺所产生的动力效应类似,但是在黑洞附近所发生的情况异常剧烈,远非一般力学原理能解释,很可能就是由于其所处的时空结构被旋转着的巨大质量黑洞扭曲后产生“时空结构拖曳”所致。
  黑洞喷射与超级武器
  这次的研究结果也进一步显示,宇宙中的黑洞结构的确是一种高速旋转的天体,其周围的时空扭曲效应将对黑洞剧烈的物质喷射现象起到重要的作用。
  另据一些黑洞研究者观测发现,宇宙中黑洞的物质喷射会指向一个恒定的方向,并且稳定持续数百万年的时间。为此,天文学家表示:“如果要制造一个天体物理学意义的超级武器,也许就可以利用类似的原理。在理想状态下制造出一个超级陀螺回旋装置,当它旋转起来时借助时空扭曲效应,就可以向一个固定的方向开炮,但是数百万年持续破坏的威力到底有多大那就不得而知。”
  时光倒流不再是神话
  “时光倒流”似乎是电影中天方夜谭的情节,但其实爱因斯坦的相对论并没有排除“时光旅行”的可能性,若能得“蠕虫洞”和“负面能源”的帮助,人类纵横古今不再是神话。
  根据爱因斯坦的相对论,除引力外,任何力的传播速度都不能超过光速,只要存在一个物体,它的引力立刻根据牛顿万有引力定律传播到无限远的距离。
  而根据爱氏的理论,时间和空间可以在光速中发生变化,例如一个物体每秒以30万公里的光速飞行时,空间可以缩短,时间可以变慢。若以此推测,速度慢于光速,时间是向前,达到光速时间会停止,若超过光速,时间便会倒流。科学家的研究发现,若宇宙飞船在经过重力场时能将重力场的拉力转换成推力,便可在那段时间内以光速飞行。
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