地球周围发现时空漩涡：爱因斯坦预言得到证实

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这是一张示意图，显示引力探测卫星-2号正在太空测量地球周围存在的时空扭曲效应



这是引力探测卫星-2号陀螺仪使用的其中一个超完美球体



这是一张示意图，展示一个黑洞周围存在高度扭曲的时空



新浪科技讯 北京时间5月6日消息，据美国宇航局网站报道，爱因斯坦的预言再一次得到了证实！科学家们经过仔细的检测，发现地球周围确实存在时空漩涡，并且其各项参数和爱因斯坦广义相对论预言的完全符合。
      
       　　这是此间在美国宇航局总部举行的一场新闻发布会上公布的消息，探测的结果来自对该局实施的引力探测卫星B(GP-B)计划的数据分析结果。
      
       　　引力探测卫星B项目首席科学家，斯坦福大学物理学家弗朗西斯·艾福瑞特(Francis Everitt)表示：“正如广义相对论预言的那样，地球附近确实存在时空扭曲。”
      
       　　而美国华盛顿大学圣路易斯分校的克利福德·威尔(Clifford Will)表示：“这是一个历史性的时刻。”威尔是爱因斯坦理论研究方面的专家，他目前正担任美国国家研究理事会一个独立下设委员会的主席职务。这一委员会于1998年由美国宇航局创立，其主要目的便是对引力探测卫星B的数据进行检查和评估。他说：“有一天，今天的这个实验将被作为经典案例写进物理学教科书。”
      
       　　根据爱因斯坦的相对论，空间和时间是交织在一起的，形成一种被他称为“时空”的四维结构。地球的质量会在这种结构上产生“凹陷”，这很像是一个成年人站在蹦床上陷进去的情形。爱因斯坦指出，引力的本质仅仅只是物体围绕这种时空凹陷的曲线边缘运动的外在表现。
      
       　　如果地球是静止的，那这种扰动将不复存在。但是地球并非静止不动，我们的地球在不停旋转，这种旋转会产生扰动，尽管非常轻微，但仍然会产生一种四维漩涡。而这就是2004年发射进入太空的引力探测卫星-B所要探测的目标。
      
       　　实验的原理
      
       　　这一实验项目背后的科学原理非常简单：科学家们将一个陀螺仪送上地球轨道，使它的一个旋转轴指向一颗遥远的恒星作为参考点。在没有任何外力作用的情况下，这一旋转轴应当永远指向这一颗恒星。但如果空间是扭曲的，那么陀螺仪的指向会随着时间推移发生改变。通过对这种改变的精密检测，科学家们能了解时空弯曲的相关信息。
      
       　　这说起来似乎很简单，但真正做起来却非常艰难。
      
       　　首先，制造引力探测器B中4个高精度陀螺仪需要用到精度极高的球体。事实上，这些陀螺仪内部的转子是人类迄今制造过的最完美球体。它们的大小约相当于一个乒乓球，由熔凝石英和硅材料制成，其相对完美球体的误差在任何方向都不超过40个原子的厚度。这样高的精度是必须的，因为如果不是这样做，那么这些陀螺仪转轴的晃动将出现误差。
      
       　　根据爱因斯坦理论进行的估算显示，地球周围空间的时空扭曲将导致陀螺仪旋转轴出现每年0.041弧秒的改变。1弧秒等于1/3600度。为了测出这样微小的改变量，GP-B探测器必须具备0.0005弧秒的精度。这就相当于让你测量放在100英里(约合161公里)之外的一张纸的厚度。
      
       　　对此，威尔说：“GP-B探测器项目的工程师们不得不发明一整套全新的技术来满足这种不可思议的要求。”
      
       　　举几个例子，工程师们开发了一种“无拖曳”卫星技术，它可以让卫星擦过地球最外层大气却不会造成对其内部陀螺仪的扰动。他们还开发出独特的技术来防止地球磁场穿透探测器从而影响其测试精度。最后，他们还设计出一种技术来测量陀螺仪的旋转角度，但整个过程中不会触碰到陀螺仪从而对其造成影响。
      
       　　即便克服了制造和设计上的技术困难，进行这项精度空前的实验本身同样是一个巨大的挑战，但经过一年的数据收集和将近5年的数据分析，GP-B项目的科学家们认为他们已经几乎接近完成这项工作。
      
       　　艾福瑞特说：“我们测量到测地线效应值为+6.600或-0.017，惯性系拖曳效应值为+0.039或-0.007。”
      
       　　测地线效应是指由于地球的静止质量引起的陀螺旋转轴改变，也即时空的凹陷。而惯性系拖曳效应则是由于地球自转导致的陀螺旋转轴改变，也即时空的扭曲。测量得到的这两组数据都和爱因斯坦理论的预测非常吻合。
      
       　　伟大的实验
      
       　　威尔说：“根据我领导的委员会对此的看法，这项工作简直具有英雄气概。我们都被惊呆了！”
      
       　　引力探测卫星-B的测量结果具有革命性意义，因为它让物理学家们更有信心，爱因斯坦的理论看上去实在非常古怪，让人难以接受，但事实反复证明它确实是正确的，并且可能是一个普遍的理论。地球附近空间存在的时空漩涡在其它大质量天体附近也一样存在，如中子星，黑洞和活动星系核等，只不过那里的时空漩涡更加剧烈，规模更加大而已。
      
       　　威尔说：“如果你想在一个黑洞周围高度扭曲的时空中完陀螺，它不会出现那么轻柔的偏转，它会剧烈晃动，甚至整个倒过来。”
      
       　　在双黑洞系统中，两个黑洞相互绕转，而黑洞本身也在自转，它的本身就相当于一个旋转的陀螺。想象一下，一对相互绕转，存在自转，还在疯狂晃动翻转的黑洞吧！这虽然听起来实在非常诡异，但这就是爱因斯坦的广义相对论所预言的。而这一次引力探测器-B的测量结果则证明，这种情形是确实可能的！
      
       　　这项伟大实验的意义还不仅仅局限在对广义相对论的检验，它还深刻影响了数百位年轻物理学家的生活。
      
       　　艾福瑞特说：“由于这项实验主要以大学为主导进行，很多学生直接参与到了研究工作当中。斯坦福大学有超过86位博士生参与了研究工作，还有14位来自其他大学的学生获准加入了科学团队。除此之外，数百名本科生和55名高中生也参与了项目的辅助工作。宇航员萨利·赖德(Sally Ride)和诺贝尔奖获得者，著名物理学家埃里克·康奈尔(Eric Cornell)也加入了这项实验工作。”
      
       　　美国宇航局自1963年开始便持续拨款支持引力探测器-B的研究开发工作。这意味着艾福瑞特和他的一部分同事们已经在这个项目的设计、建造、运行和数据分析工作上花费了整整47年时间！从而使其成为美国国家航空航天局(NASA)历史上研发持续时间最长的科学项目。这确确实实是一项史诗般的工程！
      
       　　未来的路
       　　那么接下来呢？
      
       　　艾福瑞特想起了他的论文导师，诺贝尔奖获得者，著名实验物理学家帕特里克·布莱克特(Patrick M.S. Blackett)给他提出的建议：“如果你在物理学研究上不知道下一步该做什么，那么就试着开发一些新技术，它们会带你找到新的方向。”
      
       　　艾福瑞特说：“好吧，我们在研制引力探测器-B的过程中开发了13种新技术，谁知道这些新技术会将我们引向何方呢？”不过毕竟，这条史诗般的漫漫科学之路，我们已经迈出了第一步。

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传说中的虫洞有可能存在？

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到底是爱因斯坦伟大，还是这群无名工程师伟大？

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反相对论的粪粪该歇菜鸟，嘿嘿嘿

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《空间、时间和引力的理论》
B•A•福克著
周培源  朱家珍  蔡树棠  等译
内容简介：
本书作者以自己的观点论述空间、时间和引力的理论，系统地介绍作者对爱因斯坦引力理论的研究成果。作者的主要注意力放在阐明带有原则性意义的问题上，在推理上力求最多限度的逻辑严密性。此外，书中包括了作者初次发表的一些新成果。
本书可供大学物理教师、高年级学生、研究生参考，也可供理论物理学工作者和对相对论感兴趣的有关研究人员参考。
第一版序言
    本书的目的首先是叙述我们对爱因斯坦引力理论的研究．所牵涉的问题是：考虑内部结构与旋转的物体系运动方程的推导；引力方程的近似解的渐近式的探讨；是否存在准确到洛伦兹变换范围内是确定的坐标系问题的研究以及其它问题等。
    这些研究结果给我们带来—一种信念，就是可以附加和引力方程联立的补充条件来获得引力方程解的唯一性，这种办法至少对最重要的一类物理问题是可行的，这—信念已经成为整个引力理论的新观点的基础，因此就需要以这种新建立的观点来阐述全部空间、时间与引力的理论，而本书正是这样做的。
    为了逻辑结构的严整：本书也列入了通常的相对论（伽里略空间理论）．这样扩充材料也有其优点，可使本书更容易理解，因为假定了读者具有较少的预备知识。
    在叙述通常相对论的过程中曾发生一系列的问题，解决这些问题又产生了某些在方法上具有特征的新结果，这些新的结果是：联系两个惯性系的变换为线性的新的证明形式；电荷系的拉格朗日函数的探讨：运动积分的推导；根据罗巴切夫斯基-爱因斯坦速度空间的概念对天文学光行差现象的研究以及其它问题等。
    我们把主要的注意力放在论述带有有原则性意义的问题上，同时在推理上力求达到最大限度的逻辑严密性，达一点对我们至为重要，因为我们对理论的观点是新的，所以需要严格证明，才能让人信服。
    这一类型的书也必然有它的缺陷，主要是：对理论的实验某础只作了肤浅的说明；可供参考的附录不多；缺乏详尽的历史回顾和文献目录；可能还缺少其它的内容。
    因为木书是从基础开始叙述理论结构的，故对大学物理系的学生和具有同等学力的人，本书的内容是容易接受的，对于理论专业的物理系学生，尤其是理论研究生，全书的内容也都是易了解的，科学家和专家们也将会在一系列问题上在书中找到新的并且是初次发表的成果。
                                                                                  B•A•福克
                                                                                             1955年6月于列宁格勒

第二版序言
    在俄文第一版出版后六年以来，着木书曾在伦敦普格蒙出版社出版了英文本1），在柏林科学院出版杜出版了德文本2）．因此，关于本书的内容作者不止一次地深入思索过．第二次俄文版前，第一版的区别是对一系列具有原则性问题的表述方式更为明确了，包含了作者某些新的工作结果和改进了数学证明。在这些补充中作者认为最重要的是关于质量张量（以及引力方程）的唯一性问题的成果以及共形空间概念的引进（§31和§66），为了更详细地说明我们关于相对性原理作为物理原理的理解，单独地增加了新的一节(§49)。
    在最近几年里，我们关于相对论和引力理论的观点开始得到世界学者的公认，我们希望在这—版里观点的明确化将消除阻碍接受它们的最后误解．
                                                                                     B•A•福克
                                                                                          1961年5月于列宁格勒

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目    录

第一版序言……………………………………………………………………ⅰ
第二版序言……………………………………………………………………ⅳ
引  论…………………………………………………………………………ⅴ

第一章   相对论……………………………………………………………10

    §1．坐标与时间………………………………………………………10
    §2．给定计算系中物体在某一瞬时的空间位置……………………11
    §3．电磁波波前的传播定律…………………………………………12
    §4. 光线方程…………………………………………………………16
    §5．惯性计算系………………………………………………………18
    §6．相对论的基本原理………………………………………………19
    §7．伽利略变换及其推广的必要性…………………………………23
    §8．联系两个惯性系的变换为线性变换的证明……………………25
    §9．线性变换的系数及尺度乘子的确定……………………………29
    §10.洛伦兹变换………………………………………………………32
    §11.一个惯性计算系中距离的测量及时钟的校准…………………38
    §12.不同计算系中事件在时间上的次序……………………………41
    §13.运动计算系中时间间隔的比较．多普勒效应…………………46
    §14.运动计算系中时钟读数的对照…………………………………50
    §15.运动计算系中距离与长度的比较………………………………55
    §16.相对速度…………………………………………………………68
    §17.罗巴切夫斯基—爱因斯坦的速度空间…………………………61

第二章  相对论的张量形式………………………………………………69

    §18.方程协变性的简介………………………………………………69
    §19.三维张量的定义与协变量的简述………………………………70
    §20.四维矢量的定义…………………………………………………75
    §21.四维张量…………………………………………………………78
    §22.赝张量……………………………………………………………82

§23.无限小的洛伦兹变换…………………………………………………84

    §24.电磁场的变换定律与麦克斯韦方程的协变性…………………86
    §25.荷电质点在给定外场中的运动…………………………………94
    §26.电荷系运动问题的近似提法……………………………………99
    §27.质点系力学中守恒律的推导……………………………………107
    §28.运动积分的张量性质……………………………………………11l
    §29.关于守恒律一般表述的简评……………………………………115
    §30.能流矢量（乌莫夫矢量）………………………………………118
    §31.质量张量…………………………………………………………121
    §31*.作为埸函数的质量张量分量的方程组…………………………126
    §32.质量张量的例子…………………………………………………130
    §33.电磁场的能量张量………………………………………………136
    §34.质量与能量………………………………………………………141

第三章  普通张量分析……………………………………………………146

    §35.坐标与时间的许可变换…………………………………………146
    §36.普通张量分析与广义几何………………………………………153
    §37.矢曼与张量的定义.张量代数……………………………………156
    §38.短程线方程………………………………………………………165
    §39.矢量的平移………………………………………………………173
    §40.协变微分…………………………………………………………178
    §41.求协变微商的范例………………………………………………182
    §42.克利斯托菲符号的变换定律与局部短程线坐标系，基本二次
    式化为常系数二次式的条件……………………………………………187
    §43.曲率张量…………………………………………………………192
    §44.曲率张量的基本性质……………………………………………196

第四章  相对论在任意坐标中的表述……………………………………201

    §45.空时的性质与坐标的选择………………………………………201
    §46.任意坐标中的数学物理方程……………………………………205
    §47.麦克斯韦—洛伦兹方程组的变分原理…………………………210
    §48.变分原理与能量张量……………………………………………217
    §49.守恒定律在任意坐标中的积分形式……………………………223
    §49*.对于相对性原理和方程协变性的理解…………………………227

第五章 引力理论的基础……………………………………………………233

    §50．伽利略定律的推广………………………………………………233
    §51．在牛顿近似下的间隔平方………………………………………235
    §52．爱因斯坦的引力方程……………………………………………240
    §53．爱因斯坦方程的特征方程，引力传播速度……………………244
    §54．与牛顿理论中问题提法的此较．边界条件……………………247
    §55．一级近似下爱因斯坦的引力方程的解及常数的确定…………251
    §56．静止情况的引力方程和共形空间………………………………257
    §57．单个集中质量的的引力方程的严格解…………………………265
    §58．行星近日点的运动………………………………………………273
    §59．光线经过太阳附近的偏转………………………………………279
    §60．引力方程的变分原理……………………………………………233
    §61．论加速场和引力场的局部等效性………………………………287
    §62．论时钟的佯缪……………………………………………………294

第六章 引力定律和运动定律………………………………………………299

    §63．质点的自由运动方方程及其与引力方程的关系………………299
    §64．质量系运动问题的普通提法……………………………………303
    §65．二级近似质量张量的散度………………………………………306
    §66．包括引力场的弹性体质量张量的近似式………………………310
    §67．克利斯托菲符号与某些其它量的近似式………………………313
    §68．引力方程的近似式………………………………………………319
    §69．质量张量的散度和量Γ^ʋ的关系………………………………326
    §70．运动方程与谐和条件……………………………………………330
    §71．物体系力学的内部问题和外部问题.平动的牛顿方程…………336
    §72．转动的牛顿方程…………………………………………………342
    §73．物体的内部结构．李雅普诺夫方程……………………………348
    §74．表征物体内部结构的某些积分的计算…………………………352
    §75．积分形式的运动方程的变换……………………………………356
    §76．二级近似的动量计算……………………………………………360
    §77．力的计算…………………………………………………………366
    §78．平动方程的拉格朗日形式………………………………………373
    §79．物体系运动方的积分……………………………………………377
    §80．物体系运动问题的补充说明．无转动质量运动积分的显式…386
    §81．有限质量的二体问题……………………………………………390

第七章近似解、守恒定律与若干原则性的问题…………………………399

    §82．无转动质量的引力势（空间分量）……………………………399
    §83．无转动质量的引力势（混合与时间分量）……………………406
    §84．远离物体系的引力势（空间分量）……………………………413
    §85．远离物体系的引力势（混合与时间分量）……………………418
    §86．波带中的波动方程的解…………………………………………425
    §87．波带中的引力势…………………………………………………428
    §88．守恒律的的一般简评……………………………………………437
    §89．守恒律的表述……………………………………………………438
    §90．引力波的辐射及其在能量平衡中的作用………………………446
    §91．场的守恒定律与力学积分的关系………………………………450
    §92．波动方程的唯一性定理…………………………………………455
    §93．论谐和坐标系的唯一性…………………………………………461
    §94．弗里德曼-罗巴切夫斯基空间……………………………………469
    §95．红向移动的理论…………………………………………………479
    §96．引力理论与质量运动理论的发展（评论）……………………489

结束语……………………………………………………………………499

   附录A．关于洛伦兹变换的推导………………………………………503
   附录B．电磁场能量动量张量唯一性的证明…………………………511
   附录B．流体动力学质量张量唯一性的证明…………………………517
   附录Γ．爱因斯坦张量的变换…………………………………………522
   附录Ж．推广的达朗伯方程的特征方程………………………………533
   附录E．波前方程的积分………………………………………………636
   附录Д．三維空间欧几里德性的充要条件……………………………640

参考文献…………………………………………………………………643
译者附录…………………………………………………………………646

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这证实不了什么。老爱自己说了：
　　你做1000个实验，结果与他的理论相符，这不能证明他的理论是正确的。
　　但如果你能做一个实验，结果与他的理论不相符，就足以证明他的理论是错误的。
科学狂人，到了这程度，实在是狂。

admin

由于基础科学的公务物品属性，美帝在这方面的投入是在为整个人类开启智慧的视野！

感谢物理学，同时也感谢美国科学工作者！