网站地图
时空扭曲

时空扭曲,根据相对论的解释,当一个有质量的物体体积趋于0时,其引力会达到无法想象的地步,从而改变空间,导致光都无法在其空间里逃避,进而形成时空扭曲。

爱因斯坦预言的时空扭曲现象最近被科学家们在中子星附近观测到,中子星是目前人类在宇宙中可以观察到的天体中密度最大的一种。时空扭曲是爱因斯坦相对论的内容之一,目前,科学界还存在着争议 。

时空扭曲是因为平行宇宙在质量趋于零的物质中会形成空间错乱,从而没有我们能理解的时间概念。因为人类无法进入黑洞,时空会在其引力作用下会以多维空间的概念而存在,我们的世界观是按照四维空间为基础来进行的。

时空扭曲离不开物质的引力,引力会以任何能量以无限弯曲的方式改变正常空间。

美国的科学家们称,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,因此此次发现并非惊人之事,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。”

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质量使星光弯曲。

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。

挠场(torsion field)又称自旋场(spin field)或扭场(axion field)是物体自旋所扭曲时空结构所产生的场,这种场在过去30年来已被主要是俄国科学界大量的实验所证实。1993年俄国物理学家希波夫(Shipov)提出一套真空方程式,来讨论物理真空的种种性质。根据他的方程式所导出的挠场拥有极不寻常的特性,例如挠场不会被任何自然物质所遮罩,在自然物质中传播不会损失能量,它的作用只会改变物质的自旋状态;挠场的传播速度至少为光速的10^9倍(10亿倍);挠场源被移走以后,在该地仍保留著空间自旋结构,也就是挠场有残留效应,这些现象与水晶的气场极为类似。如果希波夫方程式是正确的话,20世纪量子力学所遗忘的挠场,可能会成为21世纪科学的前缘,它将揭开气场、超感知觉包含心电感应、透视力、预知未来、念力的神秘面纱。

挠场理论最初源于爱因斯坦-康顿理论,在广义相对论中,若要考虑物质自旋的作用,需引入非对称的联络,即挠率不为零的情况就会导出挠场的存在,挠场的能量来源是零点能。众所周知,基本粒子的“电荷”对应于电磁场,“质量”对应于引力场,那也应有对应于“自旋”的挠场存在。挠场有许多独特的性质:它只改变物质的自旋性质;类似于引力场的高穿透性;滞后效应;轴向加速效应。用挠场机制我们就可解释电化学异常现象中的过热、核嬗变、滞后放热等效应。

北京航空航天大学的江兴流教授基于实验结果,以电极的尖端效应为突破口,分析了电化学异常现象。江兴流科研组在电解实验中,观察到在电极附近有高度定向的核反应,以及过热、核嬗变、滞后效应(Heat after Death)。经过不断的探索总结出:气体放电、真空击穿及液体中的放电(电解)现象,有着共同的物理规律:由于电解过程中电极表面尖端效应产生的聚能过程,在电极表面局部产生气泡和涡旋运动,气泡的产生和坍塌过程将发生动态卡西米尔效应而提取零点能并以热能的方式释放出来;同时涡旋运动与零点能形成挠场相干而提取零点能,一方面释放热能,另一方面形成类星体涡旋结构,在涡旋中心产生高能射线、中子和高能粒子,并伴有高度定向的核反应。可见电极表面尖端处形成远离平衡态的非线性体系,满足一定的条件就会形成自组织的正反馈涡旋,通过挠场机制提取零点能。挠场波”是旋转在真空作用中产生的波,速度是光的10亿倍!世界上有的国家已研究多年。

爱因斯坦预言的时空扭曲现象最近被科学家们在中子星附近观测到,中子星是目前人类在宇宙中可以观察到的天体中密度最大的一种。来自美国密歇根大学和美国宇航局的天文学家声称,他们观测到了围绕中子星的铁原子气体呈现的模糊环线出现了扭曲现象,这一发现同时也显示了宇宙中的某些天体有体积上的限制。

在黑洞周围也有因为时空扭曲而出现的暗块现象,甚至地球周围也会有轻微的这种现象。美国宇航局哥达德宇航中心的研究小组成员苏迪普巴塔卡亚说:“尽管这一现象本身没有什么特别惊人的,但是这一发现对解释某些物理学基本问题意义重大”。

这个问题属于基础物理学范畴,那里可能存在一些非常特别的粒子,或者处于奇特状态的物质例如夸克等等。在中子星的中心位置可能会存在这些在试验室里无法制造的物质,想要解开其中的秘密只有研究中子星。

中子星的状态等同于将太阳那么大质量的物质,压缩到一座城市那么大体积的球体里。几茶杯中子星物质的重量就和珠穆朗玛峰的质量差不多。天文学家利用这种内塌陷星体作为天然的试验室,以验证在自然条件下物质原子在极度高压的情况下到底能够压得多紧。

要解开这些死亡恒星内部的秘密并不简单,科学家们要做的第一步就是准确地测量中子星的直径和质量。在最近同时进行的两项观测活动中,天文学家使用了欧洲宇航中心的X光天文台和美日联合开发的X光设备观测了三颗中子星,他们还研究了在中子星外围的气态铁环,这些铁原子以光速40%的速度围绕中子星运行,形成了奇特的环状气云。

一般来说,高温铁原子气体的光谱应该呈对称峰线分布,但是由于高温铁原子的高速运动和来自中子星的巨大引力,其光谱峰线呈现不对称的形状,使得其光波波长变长。这一测量结果可以帮助科学家计算死亡恒星的最大体积,科学家们发现外围铁原子气体围绕中子星成环形运动,而测量铁蒸汽环的内径就可以估算中子星的直径。科学家们认为中子星的直径应该不超过20.5英里(约合33公里),该篇研究报告的详细内容已经发表在8月号的《天体物理杂志通讯》上。

1893年10月25日夜里,一个西班牙籍的士兵在菲律宾总督府门前站岗时,突然神志不清昏睡过去。次日清晨,当他醒来时,发现自己在墨西哥的政府大厦前。他感到十分奇怪。可墨西哥人认为他是精神失常者,而被交给教会处理。受冤枉的士兵别无他法,只好向墨西哥人打赌:“昨天夜里,菲律宾总督被人用斧子暗杀了,这个消息总有一天会传到你们这里,那时你们就会相信我没有说谎。”。两个月后,消息传来证实了士兵所讲的属实。人们才不得不相信他的话,将他从教会里放了出来。这到底是怎么回事?这个士兵是被“外星人用飞碟从菲律宾高速运到墨西哥”,还是无形之中进入到时空隧道,通过“四维空间”来到了墨西哥。

1954年,在一次热气球比赛中,哈里洛根和德里克诺顿乘坐的热气球在魔鬼三角地带神秘地失踪,经多方查找,仍无下落。1990年春天在古巴的春季热气球比赛中,那只失踪了36年的热气球,在原来失踪的地方又突然出现。古巴人还以为是美国的秘密武器,于是派出一架战斗机令其迫降,洛根和诺顿被送往一个秘密的海军基地。他们声称,自己正在参加1954年波多黎哥圣胡安的热气球比赛,根本不知道36年已经过去,现在已经是1990年。他们说,当时浑身感到刺痛,就如有一股弱电流通过身体似的,然后,感到一阵辟裂似的疼痛,令人难忍受。周围的东西,包括天空和海洋都变成了红色,他们知道的下一件事就是一架战斗机跟踪他们的气球,令他们迫降。芝加哥超自然现象研究专家卡文。卡罗韦等人查证这只气球是被百慕大魔鬼三角带捉住的。在洛根和诺顿看来只有几秒钟的时间,对地球来说却已经有36年。

一架失踪了差不多半个世纪的双引擎客机,被发现弃置于新几内亚一森林沼泽内---而其中最怪异之处,是看来就像它失踪时一样簇新!机身上清晰可辨的标志显示,这架银光闪闪的飞机正是四十八年前由菲律宾马尼拉飞往民琴那峨岛失踪的一架飞机。在机舱里找的报纸,其日期是一九三七年一月的第三个星期日。一则来自印尼的消息说,由军方派出的一组航空专家,经过数小时在该架“新的一样”的客机内调查后,出来时莫不面色大变和震惊不已。负责调查的主管部门立即下令军队封锁该区。但是早在调查人员到来前数日,已经有记者去过那里查看。“当我第一眼见到该机时,我简直不敢相信自己的眼睛。”不愿透露身份的知情者说,“它外壳是那么新,机身完全没有暇疵,在太阳下犹如一面镜子闪闪发光。”

1968年6月29日,吉拉尔德波达偕夫人搭乘DC-3客机,飞往达拉斯。波达先生往洗手间走去,再也不见回到座舱来。其夫人哭叫着同空中小姐去洗手间和所有机舱空间寻找皆无踪影,飞机上一切门窗正常。事后乘客们回忆道:“那时飞机正飞过密苏里州罗拉的北部上空,见波达向洗手间走去,客机忽然意外地晃动一下,但很快就恢复正常。不久,就听到夫人的哭叫声。”许多国家的科学家熟知这个案例,解释不同。有的说是外星人所为。有的说是掉进了五维空间,超越时空障碍……

1990年10月在乔治亚洲的高速公路旁发现了一位受伤内战战士。很明显,他穿越了1863年葛底斯堡战役中抓住他时间陷阱。精神病理学家仔细地评价了联盟军二等兵本杰明。考奇,因为外科医生从他的腿上取出了美国北方军旧式步枪的子弹。他们得出一个结论,“他属于而且来自于至少127年前的19世纪。”负责检查这个29岁战士的精神病理学家说,从精神病理角度考虑,可以证明他神智清醒而且讲的都是事实。作为一名医生和科学家,我们对二等兵考奇所研究的每一件事情以及他所处的环境都暗示我们所接触的是超自然的时间弯曲。

中国人都知道这么一句话“洞中方七日,世上已千年”这个“洞”,是否可以看作是一个与世间进度不同的所在呢?就像一个人跨出一步,一只蚂蚁可能要走一天。那么差距就显现出来了。而事实上,60年前爱因斯坦就提出过一个理论:虫洞。

量子物理学中,宇宙不是一个球体,而是一个球面。我在大学学习电动力学和量子力学时,教授就不断的让我们想象二维球体(面才是二维,体才是三维),或者二维势阱。说到这里,大家可能会觉得很难想象,不想看下去了,那么,我来举个相近的例子吧。比如一个气球,我们不断吹气的话,它就会膨胀,那么如果气球上有一些斑点的话,这些斑点之间的距离一定是随着气球的膨胀而变大的。这就象我们宇宙的红移。我们可以把每一个星球甚至星系看作是气球上的这些斑点。现代热力统计物理和天体物理都证实宇宙的确是在膨胀,从奇点爆炸开始,宇宙已经膨胀了几百亿年了。

早在20世纪50年代,已有科学家对“虫洞”作过研究,由于当时历史条件所限,一些物理学家认为,理论上也许可以使用“虫洞”,但“虫洞”的引力过大,会毁灭所有进入的东西,因此不可能用在宇宙航行上。

随着科学技术的发展,新的研究发现,“虫洞”的超强力场可以通过“负质量”来中和,达到稳定“虫洞”能量场的作用。科学家认为,相对于产生能量的“正物质”,“反物质”也拥有“负质量”,可以吸去周围所有能量。像“虫洞”一样,“负质量”也曾被认为只存在于理论之中。不过,目前世界上的许多实验室已经成功地证明了“负质量”能存在于现实世界,并且通过航天器在太空中捕捉到了微量的“负质量”。

据美国华盛顿大学物理系研究人员的计算,“负质量”可以用来控制“虫洞”。他们指出,“负质量”能扩大原本细小的“虫洞”,使它们足以让太空飞船穿过。他们的研究结果引起了各国航天部门的极大兴趣,许多国家已考虑拨款资助“虫洞”研究,希望“虫洞”能实际用在太空航行上。

宇航学家认为,“虫洞”的研究虽然刚刚起步,但是它潜在的回报,不容忽视。科学家认为,如果研究成功,人类可能需要重新估计自己在宇宙中的角色和位置。现在,人类被“困”在地球上,要航行到最近的一个星系,动辄需要数百年时间,是目前人类不可能办到的。但是,未来的太空航行如使用“虫洞”,那么一瞬间就能到达宇宙中遥远的地方。

据科学家观测,宇宙中充斥着数以百万计的“虫洞”,但很少有直径超过10万公里的,而这个宽度正是太空飞船安全航行的最低要求。“负质量”的发现为利用“虫洞”创造了新的契机,可以使用它去扩大和稳定细小的“虫洞”。科学家指出,如果把“负质量”传送到“虫洞”中,把“虫洞”打开,并强化它的结构,使其稳定,就可以使太空飞船通过。

科学家表示,稍稍脱离轨道的卫星显示,地球自转时的确在扭曲时空构造这是首次直接测量到并证实了爱因斯坦广义相对论的一个重要层面-旋转天体会使由三维(度)空间和四维时间构成的时空结构产生扭曲。爱因斯坦(Albert Einstein)的理论再次被证明是正确的。(图为奋进号太空梭2002年6月15日在地球上空飞行的资料照

科学家称,这是首次直接测量到并证实了爱因斯坦广义相对论的一个重要层面-旋转天体会使由三维(度)空间和四维时间构成的时空结构产生扭曲。地球转动,会令周围的时间及空间结构变形,“当地球自转时,它确实导致周围时空的扭曲。越靠近地球,扭曲现象越明显,”华盛顿美国国家航空暨太空总署(NASA)的物理学家夏拉蒙(Michael Salamon)说。

美国国家航空航天局(NASA)于2004年4月发射了引力探测器B(Gravity Probe B,简称GP-B),对广义相对论的两项重要预测进行验证。具体地说,就是时间和空间不仅会因地球等大质量物体的存在而弯曲,大质量物体的旋转还会拖动周围时空结构发生扭曲。这两项预测分别被称为“测地效应”和“惯性系拖曳效应”。

GP-B利用四个旋转的乒乓球大小的球体作为陀螺仪,当地球引力拖曳周围时空时,会对每个球体的轴心产生影响。利用飞马星座(Pegasus constellation)中的一颗恒星作为校准,研究人员用望远镜测量了“测地效应”引起的变化。

而为了探测“惯性系拖曳效应”,研究人员不得不确定球体转轴0.000011度的移动,这就好比从400米外看到一根头发丝的宽度。Everitt表示,通过数据研究刚刚“看到”该效应的端倪,不过该小组仍需对外界对球体的其他影响进行解释研究。

这种时空扭曲,也就是所谓的结构拖曳(frame dragging)效应以前从未被直接观测到过。这是我们掌握的第一个真正的、确实的、直接的证据,证明旋转天体会导致时空扭曲。NASA和马里兰大学联合地球系统技术研究中心的帕夫里斯(Erricos Pavlis)及其同事在《自然》(Nature)周刊撰文称,他们观测了两颗环绕地球的人造卫星,并发现由于地球的吸引,它们的轨道发生了偏移。

这两颗卫星的轨道呈蝴蝶型,有如旋转的陀螺仪运动轨迹。爱因斯坦的理论曾预言,像地球这样的旋转体会对空间产生牵引力,并导致陀螺仪略微偏离轴心。

再次质疑

可行性:不太可能。

1994年,威尔士大学物理学家米古尔-阿尔库比列提出了星际物质利用技术。在这种设想中,飞船推进力主要由一种至今未被发现的物质--“外星”物质提供。这是一种粒子,具有负质量和负压力。它可以扭曲时空,从而使飞船快速接近前方的空间,而后方的空间在不断扩张。飞船就好象处于一个不断膨胀的泡泡中,可以飞得比光速快,而且不会违背相对论的原理。

然而,阿尔库比列的技术思想存在许多问题。首先,为了维持这种时空扭曲,需要巨大的能量,这种能量或许会比整个宇宙的全部能量都要大。其次,这种驱动器可能会释放出大量的辐射物,严重威胁飞船乘客的生命安全。此外,关于这种外星物质是否存在,至今未有定论。因此,从物理学上讲,很难实现这种时空扭曲。

既然有人可以想到时空扭曲,于是就有其他科学家想到了时空隧道。他们认为,或许利用虫洞可以实现这一想法。虫洞的概念是由美国著名物理学家约翰-威勒尔提出的,意思是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。关键的问题是,虫洞确实存在吗?如果存在,我们是否能够穿越它们?然而,这些问题至今没有答案。可能与上述的未知外星物质一样,虫洞并不存在。

20世纪90年代,物理学家塞尔古-科拉斯尼科夫又提出了另一种虫洞概念。然而,所有这些虫洞理论都不能提供虫洞确切存在的证据,更无法提出一种切实可行的时空穿梭方法。如果科学家们能够找到答案的话,那么太空飞船的速度将不仅仅是光速的概念。

科学界再提反物质引起时空扭曲

宇宙对于人类来说非常神秘,在人类的科学理论中,两个相互排斥的物质是不可能存在在一起的,但是在宇宙中,物质和反物质能够共存,粒子和反粒子也同样存在于宇宙这个大空间之内。根据近日国外媒体报道称,英国华威大学的物理学家正在研究星系旋转,他们试图从这里入手,来建立一个星系的时空模型,从中突破宇宙时空的未解之谜。

近些年不少的天文物理学家试图研究宇宙粒子,他们都发现是物质和反物质的衰变中,K介子和B介子有这么非常明显的差异性。而这一差异性也造就了“电荷宇称不守恒”这一理论,但是“电荷宇称不守恒”的发现却给了天文物理学家一个十分尴尬的局面,因为就在此不久之前物理学家才提出了“电荷宇称守恒(CP守恒)“的观点,但是这一观点很快就被宇宙的物质与反物质共存的现象所打破,如果真的按照“电荷宇称守恒”所说的,物质和反物质相遇会导致两者俱灭,那宇宙也就不可能存在了,但是事实并非如此。

英国一物理学家Mark Hadley博士自信已经找到了一种可以经得起考验的“电荷宇称不守恒的”的证据,他自称找到的证据不仅仅可以保持宇称的奇偶性,还能合理解释物质与反物质在宇宙间共存的问题。

Hadley在他的论文中提到导致CP破坏的源头和克尔度量不对称有非常密切的关系。论文中还提到,很多天文物理学家都忽略了一个非常重要的效应,那就是星系的旋转对亚原子粒子的衰减会产生重大影响。

现在众多的粒子物理学家的认识中,宇宙是不对称的,在一股弱作用下,宇宙的左右并不对称,不过的确存在着一种较小的CP对称破坏存在于K介子系统中。以上的观点在地球内部的粒子实验中的确得到了证实,但是宇宙中就行不通了。导致这个原因的可能是因为银河系存在自转,而自转的效应导致了银河系内部的时空扭曲,这种时空扭曲的程度影响到了人类的“CP守恒”原理受到重创。如果是因为时空扭曲的原因影响到了实验结果,或许宇宙是对称的也就有可能了,而且欧洲的研究局发现,银河系的自转的确造成了时空扭曲的事实。

而星系的自转,往往都会被一些天文物理学家所忽视。毕竟太阳和地球的引力场的主观意识占据了我们的思想,忽略星系的自转也是情理之中的。Hadley博士认星系所形成的强大引力场,导致星系内部出现时空扭曲是非常有可能的,而这种时空扭曲理论在太阳系也同样适用,但是这种时空扭曲对于太阳系的影响是绝对不能够被忽视的,因为巨大质量的星系内部出现了时空扭曲,很可能会导致星系的形态或者导致膨胀。

整个星系对于地球周围的时空扭曲力量要比太阳系或者地球自身产生的引力场要强出近百倍。而CP破坏在B介子衰变中一旦出现之后,就象征着一个十分关键的时刻了,因为这一现象有助于解释在相同粒子物质与反物质的分裂基于不同的衰变率。但是最奇特的是,就算研究员观测到了两者存在较大差别的衰变率,而这些衰变率相加的时候,研究人员又能得到一个与在相同粒子中物质与反物质分裂条件下相同的值。

Hadley博士告诉记者:“目前发现的宇宙问题,可以用银河系的立场引起的内部时空扭曲来解释。相同粒子物质与反物质分裂中,不仅仅可以保证镜像对称,就算在其他不银河系自转产生的引力场对于内部时空扭曲起到了决定性的因素,也因为这样引起了每个粒子结构发生了变化,导致不同的粒子经历了不同的时间膨胀效应,使得所有的物质于反物质在宇宙空间中并不同步,这就可以很好的解释为什么粒子衰变步调不相同了。”

不过对于银河系这样巨大的星系所自转所产生的引力场,对内部时空扭曲所造成的影响究竟有多大,目前天文物理学家还在进行进一步的研究分析。不过这一发现已经为人类探索宇宙打开了一扇大门,只要能够完全的掌握物质与反物质共存的关系,就能够解开时空扭曲的未解之谜,那么人类驾驭宇宙也将指日可待。


相关文章推荐:
相对论 | 引力 | 爱因斯坦 | 时空扭曲现象 | 天体 | 爱因斯坦相对论 | 相对论 | 四维空间 | 马里兰大学 | 牛顿研究 | 重力场 | 四维时空 | 原子钟 | 相对方向 | 时空结构 | 真空 | 方程式 | 物理真空 | 量子力学 | 心电感应 | 念力 | 广义相对论 | 挠率 | 粒子 | 电磁场 | 引力场 | 自旋 | 江兴流 | 尖端效应 | 气体放电 | 电解 | 涡旋 | 卡西米尔效应 | 射线 | 远离平衡态 | 正反馈 | 黑洞 | 珠穆朗玛峰 | 原子 | 气态 | 光速 | 菲律宾 | 海军基地 | 圣胡安 | 芝加哥 | 百慕大魔鬼三角 | 森林沼泽 | 达拉斯 | 密苏里州 | 五维空间 | 葛底斯堡战役 | 本杰明 | 虫洞 | 量子物理学 | 势阱 | 气球 | 力场 | 负质量 | 美国华盛顿大学 | 负质量 | 时空结构 | 地球自转 | 美国国家航空航天局 | 引力探测器B | 广义相对论 | 空间 | 时空结构 | 惯性系拖曳效应 | 地球引力 | 球体 | 星际物质 | 负质量 | 负压力 | 飞船 | 反物质 | 未解之谜 | 反物质 | 奇偶性 | 亚原子 | 衰变率 | 宇宙空间 | 未解之谜 |
相关词汇词典