宇宙探索——十九、暗能最的幽灵

爱因斯坦的失策 幽灵般的暗能量，曾经造成爱因斯坦的双重失策这到底是怎么回事，让我们从头说起。 1915年，爱因斯坦完成了包含了引力的相对论——广义相对论，这是关于空间、时间和物运动之间相互关系的理论。爱因斯坦把它们之间的复杂关系高度浓缩在个简单的公式（即引力场方程）中，公式两边的含义是，物质使时空弯曲，弯曲时空告诉物质如何运动。     

自旋黑洞周围的弯曲时空

广义相对论描述质量和能量如何引起时空弯曲。这个计算是复杂的，因此。爱因斯坦方程的精准解很罕见。1963年。《物理评论快报》刊登了一个非常重要的爱因斯坦方程的解。后来的分析表明。这个解是对自旋黑洞周围弯曲时空的独特描述。由于所有的黑洞都在自旋，所以这个解在天体物理学家研究黑洞行为及黑洞附近的物质活动时是必不可少的。     

宇宙探索100问

45 能以超光速宇宙航行吗? 人造地球卫星拍摄的地球照片 根据爱因斯坦相对论的质能等价原理,运动物体的动能使物体的质量增大。在宇宙飞船的速度达到光速时,它的质量会变得无限大,因此,不可能有足够的能量使它再增加速度。 但是,根据爱因斯坦相对论引力使时空弯曲的理论,超光速宇宙航行又是可能的。因为在弯曲时空中有虫洞连接着相距遥远的各个宇宙区域,如果弯曲时空像一张因弯曲而两端靠近的纸,通过连接两端的虫洞,瞬间就可到达本来是相距遥远的宇宙另一端,这自然是超     

引力量子化的荆棘路

1916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作用，但引力的真正传播载体是什么仍然是未知的。之后．爱因斯坦对引力场方程做了近似的线性化处理，得出一个重要的结论：引力如同电磁波一样．是靠引力波来传     

跨越时空的旅程——爱因斯坦及其他(一)

把相对论仅看成是新引力理论是不够的.归根结底,相对论属于时空科学.爱因斯坦的不朽贡献之一,就在于发现了时空是可变的、运动的.但时空更为神奇的属性还深藏在人们的思想之外.如果可以认定UFO属于智慧文明的产物,那么它就应该同时属于与时空深层次属性相融合的结晶;换句话说,探索UFO之谜的本质就是探索时空之谜.本文以独特的视角,追溯并阐释了爱因斯坦不寻常的时空发现之路.     

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     

引力探测器-B入轨

引力探测器-B(GP-B)卫星于2004年4月19日发射,基本目的是验证爱因斯坦的广义相对论。爱因斯坦于1915年就提出了广义相对论,认为引力场的存在影响时空的几何形状,这个效应似乎使得空间一时间弯曲。根据这个理论,有两位科学家在1918年通过计算得出结论：一个旋转的大质量物体将缓慢地拖曳其周围的时空,这种效     

基本物理单位定义在空间计量中的讨论

现代计量学原理建立在"欧氏几何的平直空间"、"质量守恒"和"光沿直线传播"等基本物理规律的基础上,但是广义相对论提出的时空弯曲和引力红移理论动摇了计量学的根基。在地球以外的更大尺度宇宙空间中,以及在引力场作用下、考虑物质第四态-等离子体的情况下,需要重新研究基本物理量的定义。时间测量受到了引力红移效应的影响,时钟在不同引力势下的走速不同,导航卫星为实现统一的时间测量,采用相对论公式修正了计时单位;长度单位定义依赖于光速常数和时间测量,同样受相对论效应影响,而且在引力场中光线不沿着直线传播,空间大尺度的距离单位光年定义困难;电压单位由约瑟夫森效应溯源到微波频率,因而也受相对论效应影响;在空间等离子体中电子平均动能(电子温度)与离子平均动能(离子温度)很难平衡。热力学温度单位定义隐含着平衡状态和无序运动的两个条件,在定向粒子流存在的情况下,动态温度的定义是否仅包含无序运动的粒子平均动能;质量单位定义受到质量守恒的质疑,根据爱因斯坦质能公式,质量不是物质固有不变的特性。空间计量是计量学的新领域,在地球以外的大尺度时空中,统一物理单位,确保人类在空间中的测量准确,运用现代科学理论重新定义空间物理量的单位将成为空间计量理论研究的一个发展方向。     

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…     

寻找“时空原子”

爱因斯坦的广义相对论说，宇宙源自奇点大爆炸。但这理论并不具备完善的时空量子结构，因此，我们无从得知物质紧密汇聚的极限与引力强度的范围。物理学家需要一套新的量子引力理论，才能明了究竟发生了什么事情。     

跨越时空的旅程——爱因斯坦及其他（四）

从时空观的角度来看，宇宙是人类关于时空存在范围的极限概念。在牛顿力学时代，人们以为时空是绝对静止的，宇宙作为星系运动的框架也应该是始终不变的。爱因斯坦虽然在相对论中提出了时空的可变性，但连他本人也没有意识到宇宙作为时空存在的极限形式，其实也是具有可变性的。     

跨越时空的旅程——爱因斯坦及其他(三)

在包罗万象的现代科学中,最深奥的但也是最困难的课题,就是客观时空与主观意识的关系之谜,由此亦能间接地关联到UFO的动力之谜.回首历史,这也是最古老、最具活力的历史课题了.相对论开拓了探索时空之谜的现代之路,在爱因斯坦身后,探索时空诸多之谜的征途也从未中断过……     

跨越时空的旅程——爱因斯坦及其他（二）

把相对论仅看成是新引力理论是不够的。归根结底，相对论属于时空科学。爱因斯坦的不朽贡献之一，就在于发现了时空是可变的、运动的。但时空更为神奇的属性还深藏在人们的思想之外。如果可以认定UFO属于智慧文明的产物，那么它就应该同时属于与时空深层次属性相融合的结晶；换名话说，探索UFO之谜的本质就是探索时空之谜。     

黑洞乎?墓星乎?

黑洞也许是最奇怪的天体，科学家甚至社会大众，都对它颇感兴趣。黑洞这一概念可追溯到第一次世界大战之时。当时身在前苏联前线的德国天文学家斯瓦兹在解爱因斯坦的引力方程时发现，大质量恒星周围的时空将被极大地弯曲，以致把一个很大的星球挤压到一个很小的空间之内，而其密度将变成无限大。斯瓦兹的看法发表后，物理学家既感到好奇，也给予认同。当时爱因斯坦本人也接受这一思想，不过他认为这只是一个学术问题，宇宙中是否真的有黑洞，那又是另一回事了。但科学界逐渐地相信黑洞确实存在。他们认为，一个大质量星球最后将以超新星爆发…     

空间计量中长度单位和距离测量

长度单位定义是建立在光直线传播、光速在真空中为常数,以及光速各向同性的理论基础上,二维球面上的直线,在三维空间中是弯曲的测地线;三维空间的直线,在四维时空中也是弯曲的测地线。长度单位的定义是否适用四维时空呢？SI秒和SI米的定义适用于全域时空,但使用它们必需明确原时和坐标时的区别。爱因斯坦的狭义相对论以及光速不变原理只适用于惯性系,不适用于非惯性系。本文以转盘上的非惯性坐标系为例,利用广义相对论的坐标变换和时空度规运算,揭示了非惯性坐标系上的时空弯曲和光的非直线传播现象。计算了非惯性坐标系上Sagnac效应对卫星和地面站双向测距的影响,初步研究表明空间测量范围从局域推广到全域的话,诸如引力红移、相对速度效应、Sagnac效应等将会成为空间长度测量不确定度的影响因素,因此空间计量理论必须建立在广义相对论基础之上,用四维时空观念理解空间距离测量问题。     

宇宙探索100问

质能等价是爱因斯坦狭义相对论最重要的推论,那就是著名方程E=MC2,式中E为能量,M为质量、C为光速这就是说,一切物质都潜藏着质量乘以光速平方的能量一个静止的物体,它的所有能量都包含在它的静止质量中,物体一旦运动.就会产生动能,由于能量和质量等价,物体运动中所具有的能量.应该加到它的质量上去,也就是说,运动的物体质量会增加。     

让时间和空间分家吧!

牛顿对了、爱因斯坦错了吗?如果剖开时空的结构,回头聆听19世纪对于时间的看法,我们得到的是量子重力论。过去数十年来,物理学家一直在为量子力学跟重力理论的结合而奋斗,毕竟自然界中其他作用力的身世早已厘清且各就各位,例如电磁力就可以用光子的量子力学运动来描述。     

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。     

欧洲成功发射“激光干涉仪空间天线探路者”探测器

<正>1引言2015年12月3日,欧洲航天局(ESA)的"激光干涉仪空间天线探路者"(LISA Pathfinder,以下简称"探路者")探测器由"织女星"(Vega)运载火箭发射升空,该探测器将测试空间引力波探测所需的技术。引力波的概念源于爱因斯坦的广义相对论,其中一项重要的预言就是存在引力波。引力波是物质运动或物质体系的质量分布发生变化时产生的一种     

甩不掉的错误

1917年初,爱因斯坦发表了一篇后来颇令他后悔的文章.题目是<广义相对论的宇宙学探讨>.他在这篇文章中修正了自己在一年多前费尽心思才找到的重力方程式.他在1916年初曾经向好朋友艾伦费斯特说:"想象一下,当我发现一般性的坐标协变是可能的,而且方程式可以得到水星近日点正确的运动时是多么的喜悦,有好几天我兴奋得不能自己."