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愛因斯坦的扭曲空間觀點得到證實

為了確定慣性系拖拉，在這張由美國宇航局的 GRACE 衛(wèi)星顯示的地圖上，研究人員采集了地球不均勻重力場的數(shù)據(jù)。 重力場的波動，歸因于山脈、溝渠和看不見的地下密度差異。

紅色表示高重力； 藍(lán)色區(qū)域的重力較低。

一項新的研究證實了愛因斯坦廣義相對論的一個關(guān)鍵預(yù)測：地球的自轉(zhuǎn)扭曲了地球周圍的空間。

經(jīng)過11年間對兩顆繞地衛(wèi)星的觀測，研究人員發(fā)現(xiàn)，因為地球的自轉(zhuǎn)導(dǎo)致太空結(jié)構(gòu)發(fā)生扭曲，每顆衛(wèi)星每年都因此被拖拽約 6 英尺（2 米），。

本世紀(jì)公布的結(jié)果比同一小組在 1990 年代后期發(fā)表的初步調(diào)查結(jié)果要精確得多。

這種作用力被稱為慣性系拖拉。 這是對牛頓提出的引力理論的簡單修正。根據(jù)愛因斯坦的相對論，奧地利物理學(xué)家約瑟夫·倫斯和漢斯·蒂林在 1918 年預(yù)測了性系拖拉動。（也稱為倫斯-蒂林效應(yīng)。）

以下是它的工作原理：

大學(xué)的研究負(fù)責(zé)人 Ignazio Ciufolini 解釋說，任何有質(zhì)量的物體都會扭曲它周圍的時空，就像重物體會使拉伸的彈性片變形一樣，意大利的迪萊切。

如果物體旋轉(zhuǎn)，則會引入另一種扭曲，“就像彈性薄片被旋轉(zhuǎn)的重輪扭曲一樣”。

科學(xué)家們推斷，如果地球周圍的空間被慣性拖拉，那么衛(wèi)星應(yīng)該被卷入變形中。 想象一下彈性片材上的第二個物體將如何通過彈性片材變形時產(chǎn)生的揉搓運動而移動。

Ciufolini 的團(tuán)隊分析了從兩顆名為 LAGEOS 和 LAGEOS 2 的衛(wèi)星上反射回來的數(shù)百萬個激光信號。兩者都是高反射球體，其設(shè)計目的不是為了自己做任何工作。 它們看起來像 2 英尺直徑 (0.6m) 的高爾夫球，他們不含電池或電子設(shè)備。

研究人員表示，他們的結(jié)果是預(yù)測阻力的 99%，最大誤差在 10%。 詳細(xì)信息將在 10 月 21 日出版的《自然》雜志上報道。

科羅拉多大學(xué)博爾德分校的物理學(xué)家尼爾阿什比說，該分析是“第一次對慣性系拖拉進(jìn)行合理準(zhǔn)確的測量”。

“對相對論引力理論預(yù)測的這些效應(yīng)進(jìn)行精確測量是至關(guān)重要的，因為它們對我們對宇宙的看法具有重要意義，”阿什比在該雜志的研究分析中寫道。

黑洞應(yīng)用

具體來說，新結(jié)果可以應(yīng)用于黑洞理論。 事實上，正是黑洞通常比地球大得多，所以才發(fā)現(xiàn)了一些慣性系拖拉的最初跡象。

在 1997 年對黑洞周圍活動的觀察中，研究人員指出，螺旋進(jìn)入黑洞的氣體會像陀螺一樣擺動或旋轉(zhuǎn)。 該結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)力學(xué)結(jié)構(gòu)不能解釋這樣大的旋轉(zhuǎn)。

而早在 1996 年，Ciufolini 的團(tuán)隊在研究中就看到了地球軌道衛(wèi)星存在慣性系拖拉的跡象，但由于缺乏對不對稱地球重力場的認(rèn)識，初步結(jié)果存在高度誤差。 他說，由美國宇航局的新 GRACE 衛(wèi)星生成的重力圖為最新的分析提供了依據(jù)。

與此同時，其他研究表明，黑洞確實在旋轉(zhuǎn)，而慣性系拖拉是影響黑洞周圍環(huán)境中噴出巨大的物質(zhì)射流的一個重要原因。 Ciufolini 告訴 SPACE.com，整個天體結(jié)構(gòu)可以比作一個巨大的陀螺儀。 其他觀察結(jié)果顯示，一股噴射流可以在數(shù)百萬年間指向一個方向。

“換句話說，”Ciufolini 解釋道，“這個奇妙的陀螺儀有一把天體物理學(xué)的槍，這把槍在數(shù)百萬年的時間里沒有改變其射擊方向?！?/p>

周圍的藍(lán)色和白色環(huán)是圍繞并朝向黑洞旋轉(zhuǎn)的熱氣體，就像浴缸排水管附近的水一樣。 綠色網(wǎng)格描繪了被右側(cè)旋轉(zhuǎn)的黑洞扭曲的時空坐標(biāo)。

相關(guān)知識

黑洞是時空展現(xiàn)出極端強大的引力，以致于所有粒子、甚至光這樣的電磁輻射都不能逃逸的區(qū)域。廣義相對論預(yù)測，足夠緊密的質(zhì)量可以扭曲時空，形成黑洞；不可能從該區(qū)域逃離的邊界稱為事件視界。雖然，事件視界對穿越它的物體的命運和情況有巨大影響，但對該地區(qū)的觀測似乎未能探測到任何特征。在許多方面，黑洞就像一個理想的黑體，它不反光。

BY: Robert Roy Britt

FY: Starry

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