時空曲率

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更新時間: 2013-12-12

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時空曲率:按照廣義相對論的解釋,在引力場中,時空的性質是由物體的「質量」分佈決定的,物質決定了彎曲時空的曲率。愛因斯坦方程式就在指明物質分佈和時空曲率之間的關係。

時空曲率 -產生
時空曲率時空曲率

在引力場中,時空的性質是由物體的「質量」分佈決定的,物體「質量」的分佈狀況使時空性質變得不均勻,引起了時空的彎曲。也就是說,「時空曲率」產生了引力,當光線經過一些「大質量」的天體時,它的路線是彎曲的,它將沿著「大質量」物體所形成的「時空曲面」前進。就像放在軟床上的重球使床面彎曲一樣。大致上講,質量密度大的地方,曲率也就大。

時空曲率 -科學作用

位處時空中的物體其一旦知道時空曲率,位處時空中的物體其運動軌跡也就可以計算出來;也就是說,物體運動得遵循曲率的指示。以地球繞太陽來說,太陽的質量決定它附近時空的曲率,地球受此曲率的影響就會以近乎橢圓形的軌道繞日運行。曲率如果不大,愛因斯坦理論與古典牛頓重力論的結果大致相同。兩者若有差異,觀測數據都站在廣義相對論這一邊。尤其是當曲率很大時,牛頓理論就完全不適用。廣義相對論的一項重要預測就是時空曲率的振動會造成重力波的存在,牛頓理論就沒有這項概念。

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時空曲率 -測量
時空曲率時空曲率計算

2009年9月,以美國密蘇里州立大學科學家為主的研究人員,利用射電望遠鏡對有太陽引力造成的時空曲率進行了一次極其精確的測量,科學家謝爾蓋·科佩金與同事們利用超長基線陣列望遠鏡(VLBA)的強大功能實現了有史以來對時空曲率最準確的一次測量;並針對因太陽引力造成的星體位置影響,描繪出迄今最為精細的圖像;而對於描述相對論時間膨脹和空間扭曲效應程度的物理量——伽馬參數,研究得出其測量值為0.9998+/-0.0003,這與愛因斯坦預測的值「嚴格等於1」非常接近。

時空曲率 -現象解釋

2012年11月,加拿大新不倫瑞克省大學的數學家本傑明·K·蒂皮特(Benjamin K. Tippett)認為似乎揭開了在1928年水手們在一個太平洋小島上見到的神秘景象。1928年末,弗朗西斯·韋蘭瑟斯頓(Francis Wayland Thurston)在一份手稿中揭露了神秘主義者的陰謀論,字裡行間的論據集中支持了他對一位名叫古斯塔夫·約翰森(Gustaf Johansen)水手在神秘島嶼上遭遇的解釋。根據記載,約翰森將神秘島嶼的冒險經歷描述成「難以置信」的遭遇。

時空曲率時空曲率的科學作用

研究人員認為約翰森所看到的不可思議場景或可以通過本地時空曲率泡沫的可視化現象來進行解釋。此外,在記載中約翰森也提到了大多數令人難以費解的描述,其中涉及幾何結構、變化的地平線位置等。科學家通過對幾何模型的簡化對約翰森所描述的不可思議場景進行了計算,當然,約翰森並非由精神病障礙,因為在大多數的情況下一個精神病患者無法描述此類擁有複雜幾何結構的現象。

相反,如果沒有通過相關技術性的輔助,即便是一個聰明的人也無法理解約翰森所看到的事物,人們也不太認可約翰森當時無意中看到了時空曲率並對其進行了正確的描述。研究人員通過計算髮現此類型的事物需要創建出奇特類型的時空曲率,但不幸的是這方面對人類科學而言是完全陌生的。事實上,任何掌握並控制此類事件的文明將能夠輕鬆創建曲翹驅動裝置、隱形裝置,可方便地通過幾何時空來進行宇宙旅行。

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