广义相对论的百年历史:没有他们的实践爱因斯坦的传奇不会诞生!
1919年5月29日,阿尔伯特爱因斯坦于1915年建立的广义相对论得到了极大的验证。到1905年,爱因斯坦将自己与有限的相对论区分开来,这种相对论推测了真空中光速的不变性,总是等于c = 299 792 458 m / s。受限制的相对性涉及两个参考点之间相对于彼此均匀平移的变换。
黑洞发生的辐射异常微弱,无法在太空中探测到,但物理学家找到了异常富有创造性的方式,可以在实验室丈量黑洞辐射。凭据霍金提出的理论,这种辐射最终抽走足够的能量,让黑洞不停损失质量,直至彻底消逝。科学家普遍以为这一理论是准确的,但他们也一度以为证实这种理论几乎是一项不能能完成的义务。
黑洞艺术概念图。凭据霍金的理论,黑洞将最终蒸发殆尽 1974年,霍金提出了他最著名的展望之一——黑洞将最终蒸发殆尽。凭据霍金的理论,黑洞并非“只进不出”,而是会向外喷射粒子。这种辐射最终抽走足够的能量,让黑洞不停损失质量,直至彻底消逝。科学家普遍以为这一理论是准确的,但他们也一度以为证实这种理论几乎是一项不能能完成的义务。 霍金辐射异常微弱,当前的观察仪器无法在太空中探测到这种辐射。现在,物理学家首次证实至少可以在实验室探测神秘莫测的霍金辐射。在实验室举行的模拟研究中,科学家借助声波和宇宙中温度最低且最为怪异的物质窥探到这种辐射。
物理学巨匠霍金 黑洞的引力异常壮大,即使是移动速率到达光速的光子也无法逃走它的引力。虽然太空中的真空通常被以为是“一片空白”,但量子力学的不确定性意味着真空充斥了虚粒子——物质粒子和反物质粒子对。反物质粒子与对应的物质粒子具有相同的质量,但带有相反的电荷。 通常情况下,一对虚粒子泛起后,它们会立刻相互湮灭。但在黑洞四周,异常壮大的引力会将粒子对拆散,一个粒子被黑洞吸收,另一个粒子抛射到太空。被黑洞吸收的粒子带有负能量,
让我们脚踏实地站在地球上的引力到底是什么?
在自由落体状态下,对重力作用的感觉会更直观。 《威利狼和哔哔鸟》这部卡通将地心引力作用表现得反复无常。只要有机会,威利狼就会和他的老对手哔哔鸟上演我追你跑的戏码。其中一个情节就是,每一次威利狼追着哔哔鸟跑出一个断崖,他总会继续再“跑”一段距离
它们会削减黑洞的能量和质量。一旦吸入足够多的虚粒子,黑洞最终蒸发殆尽。逃逸的粒子放射出所谓的霍金辐射。这种辐射异常微弱,现在无法在太空中探测到,但物理学家已经找到了异常富有创造性的方式,能够在实验室丈量霍金辐射。
黑洞是宇宙内最神秘的天体之一,能够扭曲周围的时空 以色列理工学院物理学家杰夫·斯坦豪尔(Jeff Steinhauer)及其同事,行使一种被称之为“玻色-爱因斯坦冷凝态”的超低温气体模拟黑洞的事宜视界。(事宜视界是不能见的黑洞界限,任何物质都无法逃离。)在这种气流中,他们设置了一处“悬崖”,形成一道气体“瀑布”。当气体抵达瀑布,便会将足够的势能转化为动能,让速率逾越声速。 在气流中,研究人员使用了成对的声子或者量子声波。气流移动缓慢一侧的声子,运动偏向与气流相反,不停远离瀑布;快速流动一侧的声子无法远离瀑布,会被超音速气体“黑洞”俘获。斯坦豪尔示意:“这就像我们在流速跨越我们游动速率的水流中逆流而上。你感受自己向前行进,实际上却在退却。这类似于黑洞中的光子,虽然试图逃离黑洞,但最终被引力拖向了另一个偏向。”
黑洞周围存在所谓的事宜视界,一旦穿过这个界限,任何物质都无法逃走黑洞的引力 凭据霍金的展望,黑洞所喷射粒子的辐射处在延续的波长和能量频谱中。他以为这一征象可以用只依赖于黑洞质量的单一温度加以形貌。最近的实验行使声波黑洞证实了霍金的这两个展望。 巴黎第十一大学理论物理学家雷诺·帕伦塔尼指出:“这些实验拥有极高的精确度,令人感应难以想象。在实验方面,斯坦豪尔是当前行使冷原子窥探黑洞物理征象的天下一流专家。”帕伦塔尼从理论角度研究模拟黑洞,并没有介入这项新研究。他强调这项研究还只是万里长征的第一步。尤其需要指出的是,这项研究并未证实声子对在量子水平具有相关性,而这恰恰是霍金展望的一个重要方面。“故事还没有竣事,还将继续下去。”
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