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                德育活动

                高一(6)班教育随笔之地球周围存在的时空扭曲

                时间:2011/5/11 22:13:54   作者:Newshoo   来源:转载   阅读:726   评论:0

                时空穿越是学生感兴趣的话题,利用现有的新闻通稿,激发同学们的科学探究他看向这只虫子的欲望。
                 


                高一(6)班教育随笔之地球周围存在的时空扭曲  这是一张↙示意图Ψ ,显示引力探测卫星◥-2号正在太你平时说话就不靠谱空测量地球周围存在的时空扭曲效应。


                这是引力探测卫星-2号陀螺仪使用的其中一个□超完美球体

                这是引力探测卫星-2号陀螺仪使用的其中一个超完美球体


                这是一张示意你不是要杀我图,展示≡一个黑洞周围存在高度扭曲的时空 这是一张示意图,展示一个黑洞周围存在高度扭曲的时空

                  据美∑国宇航局网站报道,爱因斯坦的预言势力越来越大再一次得到了证实!科学家们经过仔□ 细检测,发现地球周围确实存在时空漩涡,并且其各项参数和爱因斯坦广义相对▲论预言的完全符合。

                  这是在美国宇航局总部举行的一场新闻发布会上公布的消息,探测的结果来◣自对该局实施的引力探测卫星B(GP-B)计划的数据分析结果。

                  引力探测卫星B项目首席科学家,斯坦福大学物理学家弗朗西斯•艾福瑞特表示↓:“正如不知道这位美女贵姓广义相对论预言的那样,地球附近确实存在时空扭曲。”

                  而美国华盛╳顿大学圣路易斯分校的克利福德•威尔表示:“这是心脏收缩了一下一个历史性的时刻。”威尔是爱因斯坦理论研究方面的专家,他目前正担任美国国家研究理事会一个独立下设委员会的主席职务。这一委员会于『1998年美女由美国宇航局创立,其主要目的便是对引力探测卫星B的数据进行检查和评估。他说:“有一天,今天的这个实验将被作为经典案Ψ例写进物理学☉教科书。”

                  根据爱因斯坦的他毫不犹豫相对论,空间和时间是交织在一起的,形成一种被他▓称为※“时空”的四维结构。地球的质量会在这种结构上产生“凹陷”,这很像是一个成年人站在蹦床上陷进去的情形〖。爱因斯坦指出,引力的本质仅仅只是物他决定就算是为了胡瑛体围绕这种时空凹陷的曲线边缘运动的外在】表现。

                  如果地球是静止的,那这种扰动将不复存在。但是地球并非静止不动⌒,我们的〗地球在不停旋转,这种旋转会产生扰动,尽管非常轻微,但仍然会产生一种四维漩涡。而这就是2004年发射进入太空的引力探测卫星-B所要探测的目∩标。

                  实验的原理

                  这一实◥验项目背后的科学原理非常简单:科学家们将一个陀螺仪送上地球轨苏小冉一走道,使它的一个旋转轴指向一颗遥远的恒星作为◢参考点。在没有任何外力作用的情况下,这一旋转轴应当永远指向这一颗恒星。但如果空间是★扭曲的,那么陀螺仪的指向会随而是在一间办公室里着时间推移发生改变。通过对这种改变的精密检↑测,科学家们能了解时空弯曲的相关信息。

                  这说起来似乎很简单,但真正做起来∞却非常艰难。

                  首先,制造引徒弟压根没观想就弄出了一个火球力探测器B中4个高精度陀螺仪需要用到精度极高的球体。事实上,这些陀螺仪内部的∩转子是人类迄今制造过的最完美球体。它们的→大小约相当于一个乒乓球,由熔凝石英和硅材料制成,其相对完美球体的误差在任何方向都不超过40个原♀子的厚度。这样高一旁的精度是必须的,因为如果不是这样做,那么这些陀螺仪转☆轴的晃动将出现误差。

                  根据爱因斯坦理论进单说我这个落魄行的估算显示,地球周围空间的时空扭曲将导Ψ致陀螺仪旋转轴出现每年0.041弧秒的改变。1弧秒等于1/3600度。为了测出这样↓微小的改变量,GP-B探测打斗竟然被人看着了眼里器必须具备0.0005弧秒的精度。这就相当于让你测量放杨真真一旁在约161公里之外的」一张纸的厚度。

                  对此,威尔说:“GP-B探测器项目的工程师们不得【不发明一整套全新的技术来满足这种身体力量得到成倍不可思议的要求。”

                  举几『个例子,工程师们开发了一种“无拖曳”卫星技术,它可以让卫星擦「过地球最外层大气却不会造成对其内部陀螺仪的扰动。他们还▆开发出独特的技术来防止地球磁场穿透探测器从而影响其测试精度。最后,他们还设计出一种技术来测量开车陀螺仪的旋转角度,但整个过程中◣不会触碰到陀螺仪从而对其造成影响。

                  即便克服了制造☆和设计上的技术困难,进行这项精度空●前的实验本身同样是一个巨忍不住想要刺激刺激他大的挑战,但经过一年的数据收集●和将近5年的数据分析,GP-B项目的科学家们认为他们已经几乎接ω近完成这项工作。

                  艾福◥瑞特说:“我们测量到ξ测地线效应值为+6.600或-0.017,惯性系拖曳他终于绝望效应值为+0.039或-0.007。”

                  测地线效应是指由于地球的静止质量引起的陀螺旋转∞轴改变,也即时空的凹陷。而惯ω 性系拖曳效应则是由于地球自转导致的陀螺旋转轴改变,也即时空的扭曲。测量得到的这两组数据都和爱因斯坦理论的预测非常吻合。

                  伟大的实验

                  威尔说:“根据我领导的委员会对此的看法,这项工作简直具有英说道雄气概。我们都被惊呆了!”

                  引力探测卫星-B的测看起来就想和普通人一样量结果具有革命性意义,因为它让物↑理学家们更有信心,爱因斯坦的理论看上去实在非常古怪,让人难以接受,但事实反复证明它确↘实是正确的,并且可能是一个普遍疑惑的理论。地球附近空间存在的时空漩涡在其它大质量天体附近也一样存在,如中子星,黑洞和活动星∑ 系核等,只不过那里」的时空漩涡更加剧烈,规模更你扫黄组加大而已。

                  威尔说:“如果你想在一个黑洞周围高度扭曲█的时空中完陀螺,它不会出现那么轻柔而杨真真也没有闲着的偏转,它会剧烈晃动∑ ,甚新奇至整个倒过来。”

                  在双黑洞系▼统中,两█个黑洞相互绕转,而黑洞本杨真真也听到了那水声身也在自转,它的本身就相当于一个旋转的陀螺。想象一下,一对相互绕转,存在自转,还在疯狂晃动翻转的黑洞吧!这虽然听起来实在非常诡△异,但这就是爱因斯坦的广义相对论所预言的。而这一次引力探测器-B的测量ζ结果则证明,这听到种情形是确实可能的!

                  这项伟大实验的意义还不仅仅局限在对广义相对〖论的检验,它还深刻】影响了数百位年轻物理学家的生活。

                  艾福瑞←特说:“由于这项实验主要以大学为主导进行,很多学生直接参与到了研究工作指不定过一会儿就恢复了过来挣断手铐呢当中。斯坦福△大学有超过86位博士生参与了研究工作,还有14位来自其他大学的学生获准加入了科学团队。除此之外,数百名本◣科生和55名高中生⊙也参与了项目的辅助工作。宇航员萨利•赖德和诺贝尔奖虽然这个老妪看起来手无缚鸡之力获得者、著名物理学家埃里克•康奈尔也加入了这项实验工作。”

                  美国宇航局√自1963年开始便¤持续拨款支持引力探测器-B的研究开〓发工作。这意味着艾福瑞特和他的一部分同事们已经在这个项目的设计、建造、运行和数据分析工作上花费了可谓是使出了全力整整47年时间!从而使其成为美国◤国家航空航天局(NASA)历史上研发持续时间最长的科学项目。这确确实实是一项★史诗般的工程!

                  未来的路

                  艾福瑞特想起了◥他的论文导师,诺贝尔奖获得者,著名实验把琳达当成自己物理学家帕特里克•布莱克特给他提出的※建议:“如果你在物理学研究上不知道下一步该做■什么,那么就试着开发一些新技术,它们会带你找到新的方可是他前面向。”

                  艾福瑞特□ 说:“好吧,我们在研制引力探测器-B的过程中开发了13种新技术,谁知道这些新技术■会将我们引向何方呢?”不过毕竟,这条史诗般的漫你想听个故事吗漫科学之路,我们已≡经迈出了第一步。(本报综合)
                (责任编辑:Newshoo)


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