零重态:飞行的超越

早先，科学家把自然力分成四种，即引力、电磁力、强核力和弱核力。但当代科学家却煞费苦心地想要找到一个统一理论，把这四种力解释为是统一力的不同方面，不过到目前为止还没有取得成功。引力至今还蒙着一层神秘的面纱，让人无法识其庐山真面目。量子力学认为引力是由引力子（据称是一种虚粒子，检测不到，但人们可以知道它的存在）携带的，太阳和地球之间的引力是这两个天体的粒子之间交换引力子的结果，于是地球就绕太阳公转起来。经典物理学家则认为引力是一种实际存在，是一种叫引力波的东西构成的，但直到现在它还没有被观测到过。无…     

宇宙探索100问

什么叫超统一理论大统一理论无法统一引力,将引力也统一为单一超力的理论就叫超统一理论,也叫“超引力理论”。由于这种理论引入了超对称概念,所以又叫“超对称理论”。对称是一个普通的概念,如上下、正反等等。在物理定律中,也一直存在着电荷、镜像和时间对称。后来发现,在基本粒子的性质中,除了上述对称外,还存在着一种更玄妙的超对称,即粒子通过旋转而相互联系起来,一个旋转的粒子可以变成一个不旋转的粒子,一个组成物质的费米子可以变成一个携带力的玻色子。如光微子变成光子、引力微子变成引力子等。在一定意义上,     

探索时间与空间

正牛顿和爱因斯坦的"引力"观点在100年前,科学家们一直相信200年前牛顿提出的宇宙模型。牛顿的宇宙模型认为:引力是一种可以在宇宙中穿行的力,这种力将宇宙中的天体拉到了一起;同时还指出,空间和时间都是稳定的,时间总是以同样的速度改变,时间不随外物变化,并可用严格的尺寸和时钟精确测量。1915年,爱因斯坦提出了广义相对论,改变了人们对时间的认识。     

星球演化:充足的生命时间

谈论一颗恒星的生命听起来可能有点奇怪,但是恒星确实要经历类似于出生、成熟甚至死亡的过程.恒星的生命是一种持续的斗争,斗争双方是试图毁坏恒星的引力以及核聚变所释放的、给气体加热并使其膨胀的能量.不管恒星消耗氢有多快,都是由这两个力的简单平衡决定的.恒星越是巨大,将其聚集在一起的引力就越大,它就必须"燃烧"更多的氢来对抗毁灭.就一颗恒星而言,无疑是一场"自然对营养"的较量.它的命运在其出生那天就已经决定了.     

引力场中运动物体加速度的各向异性

在引力或任何其它力的作用下 ,运动物体的加速度是各向异性的。即在同样大小力的作用下 ,力与速度方向垂直时的加速度要大于力与速度方向一致时的加速度。将这种横向额外加速度理论应用在天体力学方面 ,正确地计算了行星近日点的“多余”进动角和光线在经过太阳表面时由引力引起的偏转角。并且定性地解释了最近发现的所谓航天器的“奇异”加速度。因此 ,行星、航天器和光子等等完全不同的物体在引力场中的运动轨道可以用完全相同的物理机制——“加速度各向异性”理论扩展了的牛顿理论加以描述。     

相对论遭到质疑

宇宙的基础结构是时间和空间，但这两者既看不到又摸不着。我们能感知的只是它们的力——引力。爱因斯坦的广义相对论把这两者结合起来。称为时空,成为现代物理学中最具权威的一个概念。     

神秘的黑洞

<正>黑洞是怎样产生的?天文学家预言,当一个质量较大的恒星耗尽所有燃料后,会因自身的引力而坍塌,渐渐形成黑洞。恒星内部的引力会变得如此巨大,以至于它的密度越来越大,同时也使得星体内的引力不断增强。随着引力的增大,恒星的半径将小于引力半径。一旦越过这一点,恒星就会消失不见,只剩下自己的引力场!1939年,美国天体物理学家罗伯特·奥本海默和哈特兰·斯奈德用数学方法证明了这种变化的存在。     

引力和电磁力的对话

引力是人类最早认识的一种相互作用。1687年出版的牛顿的划时代巨著《论自然哲学的数学原理》一书中描述了引力作用的基本形式,但是引力的本源是什么,却一直没有找到答案。1915年,爱因斯坦基于物质的惯性质量与引力质量的等效性建立了广义相对论,广义相对论用时空的弯曲来解释引力的本质,但是,这仍然是一种表面的描述,没有触及引力     

人类首次“看到”引力波

正2017年10月16日,全球多国科学家同时举行新闻发布会,宣布人类首次探测到来自双中子星并合产生的引力波及其电磁信号。这是人类首次"听到"且"看到"引力波,标志着多信使天文学迈入一个崭新的时代。引力波是由黑洞、中子星等碰撞产生的一种时空涟漪,通俗来说,就像是将石头丢进水里而产生的波纹。百余年前,著名物理学家     

人类对黑洞的认识

<正>宇宙中的黑洞到底是什么?宇宙的星体是有生命的,黑洞是星体生命的最后阶段。黑洞也可视为是一个空间,这个空间密度极大,所以引力也就极强。黑洞能够吸收附近所有的物质,包括接近它的光都逃脱不掉它巨大的引力。所以黑洞就像一个无底洞,任何东西到了它那儿,就别想再"跑"出来了。因为光不能逃出黑洞,所以人们看不见黑洞,但是有一类具有特殊功能的空间望远镜可以帮助人们找到黑洞。     

引力理论发展的新契机

牛顿的划时代巨著《论自然哲学的数学原理》中曾记载了牛顿对万有引力的一段评述：迄今为止，我只是用引力解释月球绕地球的运动及潮汐现象，引力的本质是什么尚未可知，引力是客观存在的，这就足够了。在牛顿谢世之后的三个多世纪中，人类从没有停止对引力理论及引力本质的探索。２０世纪２０年代，爱因斯坦基于物质的引力质量与惯性质量的等效性，建立了文广义相对论，使人类对引力理论的发展迈入了一个新高度。但是，广义相对论对引力的描述仍然是“惟象”的，即引力是由于空间的弯曲造成的。但空间的弯曲为什么会形成引力及引力传播的载…     

基于FEM的引力参考传感器自引力计算与补偿

空间引力波探测太极计划将利用激光干涉的方法,测量两个检验质量之间的距离变化反演引力波信息。在0.1 mHz处,要求检验质量在敏感轴方向的总残余加速度保持在■以下。由航天器载荷静引力、热形变和质量波动引起的自引力噪声是检验质量的残余加速度噪声主要来源之一,要求检验质量在敏感轴方向的自引力加速度小于1×10^-10m/s²,引力梯度小于5×10^-8s^-2。为了计算检验质量处的自引力大小和引力梯度,针对检验质量与引力源几何形状的不规则性,基于有限元法编写程序计算了引力参考传感器中的引力源作用在检验质量上的线加速度、角加速度和引力梯度。为了缩短计算时间,提出“类自适应”网格划分方法以减小网格数量,并设计了配重以补偿自引力。计算结果显示,经过补偿后的检验质量在敏感轴方向的自引力加速度为9.237 7×10^-12m/s²,引力梯度为-2.569 1×10^-8s^-2,满足设计要求。本研究能够为航天器和引力参考传感器的设计与引力补...     

引力比光还快吗？

当两个天体彼此吸引时，引力沿着连接它们的直线方向发生作用，人们把这个方向称为径向。如果引力以光速传播的话，它进行得如此之慢，以致形成了与径向成直角的作用力。不过，这种横向力迫使由两个天体构成的系统围绕着它们共同的重心旋转，并在极快的时间内使两个天体相撞。这有些令人难以置信，更令人难以想象！     

宇宙探索七、引力波探秘

我们都知道电磁波，那是物体的电磁辐射，静止的电磁场辐射电磁波，加速运动的电荷也会辐射电磁波，加速运动的电荷也会辐射电磁波。我们也知道，物体都有引力，会产生引力场，爱因斯坦在发表广义相对论后不久，预言引力场具有波动性质的引力振荡，加速运动的质量（引力源）也辐射引力波。由于电磁波是由光子传递的，爱因斯坦假定引力波是由引力传递的。     

引力陷阱中潜藏着行星杀手？

它们是被引力遗忘的角落。在那里，来自其他天体的引力会互相抵消，因此可以俘获住任何掉入其中的物体。这些引力陷阱也位于地球的轨道之上，一个在地球的前方，另一个则在地球的后方。天文学家将它们称为“拉格朗日点”，简写成L4和L5。你可以把它们想象成粘鼠板。     

宇宙探索100问

什么叫量子引力论 量子引力论是将广义相对论与量子理论结合起来的理论,它包括引力场、电磁场和其他所有与基本粒子相关的力场,实际上,量子引力论是把量子场论推广到涉及时空的引力中。量子引力论认为,在小于106厘米的最初宇宙中,引力起支配作用,时空像能量和物质一样,是由颗粒组成的,引力是量子化的,它的量子过程可使时空突然膨胀起来,这样,量子引力论准许时空自发地、没有原因     

水在太空真的能往高处流吗？

人们常说：人往高处走,水往低处流。但在日常生活中,却不乏水往高处流的例子。 水的流向取决于水受力的方向。地面上的水受到地球引力作用,才会向低处流,这是司空见惯的现象。但是,假如水受到的力除了向下的重力外,还有向上的力     

登陆小行星从海底起步

除了家园地球之外,人类仅仅登上了月球这一个天体,并计划着登陆火星。此外,美国航宇局还设想在不远的将来能够登上一颗近地小行星。不过,登陆小行星可能会比登陆火星更加困难。难点在于两个方面,一个是引力环境。月球的引力只有地球的六分之一,所以阿波罗登月的航天员在月球上是蹦跳着行走的。而小行星的引力如何呢?     

重力的长鞭：引力波问答

什么叫引力波?我们知道,物体都有引力,产生引力场。我们又知道,电磁场有电磁辐射,向外发射光子,形成光波、无线电波等。一个加速运动的电荷也会辐射电磁波。爱因斯坦在发表广义相对论以后不久,预言引力场具有波动性质的引力振荡,加速运动的质量(引力源)也辐射引力波。与电磁波具有能量一样,     

精确动力学模型中的行星引力辅助轨道设计

轨道设计分为初步设计和精确模型迭代两步,初步设计基于等效脉冲模型,用圆锥曲线拼接法确定时间窗口和引力辅助产生的速度脉冲。精确模型中引力辅助看作是一个连续的过程,将简化模型得到的引力辅助双曲线轨道化为行星心目标B平面参数,以地心逃逸速度作为设计变量,通过微分修正的方法进行求解。通过算例对比分析了简化模型和精确模型设计结果之间的关系,结果表明,引力辅助脉冲等效模型精度较好。