物理学家提出广义相对论的修正方案 解释引力在宇宙尺度上稍稍减弱的奇特现象

物理学家提出广义相对论的修正方案 解释引力在宇宙尺度上稍稍减弱的奇特现象 在过去的 100 年里，物理学家一直依靠阿尔伯特-爱因斯坦的"广义相对论"来解释引力如何在整个宇宙中起作用。广义相对论被无数次试验和观测证明是准确的，它表明引力不仅影响三个物理维度，还影响第四个维度：时间。该项目的第一作者、滑铁卢数学物理系应届毕业生罗宾-温（Robin Wen）说："这个引力模型对于从宇宙大爆炸理论到拍摄黑洞的所有工作都至关重要。""但是，当我们试图理解宇宙尺度上的万有引力时，在星系团甚至更远的尺度上，我们遇到了与广义相对论预言明显不一致的地方。就好像引力本身不再完全符合爱因斯坦的理论一样。我们把这种不一致称为'宇宙故障'：当距离达到数十亿光年时，引力会变弱约百分之一。"二十多年来，物理学家和天文学家一直在努力创建一个数学模型，以解释广义相对论明显不一致的地方。滑铁卢大学在应用数学家和天体物理学家的跨学科合作下，开展了长期的尖端引力研究。滑铁卢大学天体物理学教授、外围研究所研究员尼耶什-阿夫肖迪（Niayesh Afshordi）说："近一个世纪前，天文学家发现我们的宇宙正在膨胀。星系距离越远，移动速度越快，以至于它们似乎以接近光速的速度移动，而这正是爱因斯坦理论所允许的最大速度。我们的发现表明，在这些尺度上，爱因斯坦的理论可能也是不够的。"研究小组的"宇宙故障"新模型修改并扩展了爱因斯坦的数学公式，在不影响广义相对论现有成功应用的情况下，解决了一些宇宙学测量不一致的问题。"把它想象成爱因斯坦理论的脚注，"温说。"一旦达到宇宙尺度，就会出现条件。这个新模型可能只是我们开始跨越时空解开宇宙谜题的第一条线索。温这项题为"引力中的宇宙故障"的研究发表在《宇宙学与天体粒子物理学杂志》上。DOI: 10.1088/1475-7516/2024/03/045编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

【书名】从零开始读懂物理学

【书名】从零开始读懂物理学 【作者】汪振东 【格式】#epub #mobi #azw3 #pdf 【分类】#科普 #物理学 【简介】本书从“零”开始，站在“问题”角度，循序渐进地讲述了整个物理学理论的演变过程，内容涵盖经典力学、电磁学、热力学与统计力学、光学、相对论、量子物理和宇宙学。 下载 频道 群组 商务

《1.物理学科普书籍合集 》

《1.物理学科普书籍合集 》 1. 《时间简史》 简介：探讨宇宙的起源、黑洞及时间本质，以通俗语言阐释广义相对论、量子力学等前沿理论。作者霍金将复杂概念转化为大众可理解的比喻，展现人类对宇宙认知的探索历程。 亮点：打破科普书晦涩印象，用故事性叙述揭示宇宙奥秘；涉及“奇点定理”“霍金辐射”等开创性理论。 标签： #物理学史 #宇宙学 #霍金 #时间简史 #科普经典 2. 《上帝掷骰子吗？量子物理史话》 简介：以小说笔法还原量子力学发展史，从普朗克、爱因斯坦到哥本哈根学派，展现科学巨擘的思想碰撞与颠覆性发现。 亮点：用“武侠对决”比喻学术争议，幽默解析“薛定谔的猫”“量子纠缠”等概念；附赠漫画图解降低门槛。 标签： #量子力学 #科学史 #幽默科普 #人文视角 #豆瓣高分 3. 《从一到无穷大》 简介：从数字、时空到微观粒子，串联数学、物理、生物领域的核心概念，构建跨学科知识网络。通过日常现象引出相对论、熵增等理论。 亮点：1947年经典再版，融合科学史与思想实验；用“龟背上的世界”比喻多维空间，生动具象。 标签： #通识教育 #跨学科 #经典再版 #思维拓展 #长销书 4. 《费曼物理学讲义》 简介：诺贝尔奖得主费曼的课堂实录，重新解构力学、电磁学等基础物理框架，强调“理解本质而非公式”。 亮点：包含“费曼学习法”实践案例；用“橡皮筋与能量守恒”等生活实验阐释原理，培养直觉式思维。 标签： #物理学基础 #教学革新 #费曼 #讲义 #思维训练 5. 《现实不似你所见：量子引力之旅》 简介：从德谟克利特原子论到圈量子引力理论，梳理人类对“物质本质”认知的演变，探讨时空是否由微粒构成的终极问题。 亮点：作者罗韦利以哲学视角解读前沿理论；用“柏拉图洞穴”隐喻科学认知的局限性，引发思辨。 标签： #量子引力 #科学哲学 #罗韦利 #人文思考 #中信出版 6. 《物理学的困惑》 简介：聚焦弦理论争议，剖析当代物理学在统一相对论与量子力学过程中的瓶颈，反思“超对称”“多重宇宙”是否为科学假设。 亮点：直击学术圈内部分歧，收录丘成桐等学者的辩论；提出“科学需要可证伪性”的批判视角。 标签： #理论物理 #弦理论 #科学反思 #争议话题 #理想国出品 - 内容特色：每本书均以核心理论为锚点，结合科学史叙事与生活化类比，兼顾深度与可读性。标签设计突出学科领域、创作特色及版本背景，便于读者按兴趣筛选。 链接：

物理学新突破：科学家测量到半粒沙的引力

物理学新突破：科学家测量到半粒沙的引力 如果存在量子引力理论，那么线索就会隐藏在最微小的尺度上，隐藏在原子和粒子之间的引力相互作用中。问题是，这些微小的相互作用会被地球巨大的引力影响所冲淡。这就好比在空转的喷气发动机下试图记录一只虫子的脚步声。如果想测量粒子之间的电磁作用，可以设置一个盒子来阻挡所有外界干扰，但却无法在重力作用下做到这一点。但现在，科学家们开发出了一种新型实验，可以抵消地球的拉力，揭示小物体之间的引力相互作用。实验的诀窍是将一个磁性粒子悬浮在一个超导陷阱中，使其与外界电磁、热量和振动完全隔离，然后将一个 2.4 千克（5.3 磅）重的砝码放在一个轮子上摇摆过去，观察粒子是否移动。果然，研究小组在这一粒子上测出了微弱的引力，其引力仅为 30 阿托尼顿（aN），而这一引力的作用点恰好与较大砝码最靠近它的时间点相对应。它的重量仅为 0.43 毫克，是迄今为止测量到的最小重力质量。之前的记录是 90 毫克大约是一只瓢虫的质量。最近的另一项研究测量了由于重力差异而导致的时间流逝在仅 1 毫米的微小距离上的差异。这一微不足道的测量，让世界更接近量子领域。如果可以在如此微小的物体上测量到引力，科学家们也许终于可以开始将这种奇怪的力量纳入我们的宇宙模型，并建立一个正确的万物理论。该研究的主要作者蒂姆-福克斯（Tim Fuchs）说："一个世纪以来，科学家们一直试图理解引力和量子力学是如何协同工作的，但都以失败告终。现在我们成功地测量到了有记录以来质量最小的引力信号，这意味着我们离最终实现引力和量子力学如何协同工作又近了一步。从这里开始，我们将利用这种技术缩小信号源的规模，直到我们达到双方的量子世界。通过了解量子引力，我们可以解开宇宙中的一些谜团比如宇宙是如何开始的，黑洞内部发生了什么，或者将所有力量统一到一个大理论中。"这项研究发表在《科学进展》杂志上。 ... PC版： 手机版：

《为什么世界不会失控万物演化中的物理学》

《为什么世界不会失控万物演化中的物理学》 简介：该书从物理学角度探讨万物演化规律，解释世界为何能在复杂的变化中保持相对稳定，不会失控。书中运用物理学原理，如热力学定律、量子力学等，分析宇宙天体的运行、生命的起源与发展、社会系统的演变等现象，揭示隐藏在这些现象背后的物理机制。通过通俗易懂的方式，让读者理解物理学在解释世界运行规律方面的重要作用，培养科学思维，适合对物理学、科学哲学感兴趣的读者，帮助他们从全新视角认识世界的本质和发展规律。 标签： #物理学 #万物演化 #科学哲学 #宇宙运行 #生命科学 文件大小：NG 链接：

爱因斯坦的广义相对论启发下的全新引力凝聚星模型：就像俄罗斯套娃

爱因斯坦的广义相对论启发下的全新引力凝聚星模型：就像俄罗斯套娃 根据法兰克福歌德大学物理学家的研究结果，引力星可能看起来像一个套娃。图片来源：法兰克福歌德大学 Daniel Jampolski 和 Luciano Rezzolla 编辑黑洞内部是什么样？这仍然是科学界的一个难题。1916 年，德国物理学家卡尔-施瓦兹柴尔德（Karl Schwarzschild）概述了爱因斯坦广义相对论方程的解决方案，根据该方案，黑洞的中心由一个所谓的奇点构成，在这个点上，空间和时间都不复存在。根据这一理论，所有物理定律，包括爱因斯坦的广义相对论，在这里都不再适用；因果关系原理也被中止。这给科学带来了极大的困扰：毕竟，这意味着任何信息都无法从所谓事件视界之外的黑洞中逃逸。这可能是施瓦兹柴尔德的解决方案在很长一段时间内没有引起理论界以外的广泛关注的原因也就是说，直到 1971 年发现第一个候选黑洞，随后在 2000 年代发现银河系中心的黑洞，最后在 2019 年事件视界望远镜合作组织拍摄到第一张黑洞图像。2001 年，帕维尔-马祖尔（Pawel Mazur）和埃米尔-莫托拉（Emil Mottola）对爱因斯坦的场方程提出了一种不同的解法，从而产生了他们称之为引力凝聚星（或称引力星）的天体。与黑洞相反，从理论天体物理学的角度来看，引力星有几个优点。一方面，它们几乎和黑洞一样紧凑，而且在其表面表现出的引力基本上和黑洞的引力一样强，因此在所有实际用途上都类似于黑洞。另一方面，引力星没有事件穹界，也就是说，在事件穹界之内，任何信息都无法传出，它们的核心也不包含奇点。相反，引力星的中心由一种奇异的暗能量组成，它对压缩恒星的巨大引力产生负压。引力星的表面是一层薄薄的普通物质表皮，其厚度趋近于零。法兰克福歌德大学（Goethe University Frankfurt）的理论物理学家丹尼尔-詹波尔斯基（Daniel Jampolski）和卢西亚诺-雷佐拉（Luciano Rezzolla）教授现在提出了广义相对论场方程的解决方案，描述了另一颗引力星内部存在一颗引力星。他们将这个假想天体命名为"nestar"（源自英文"nested"）。丹尼尔-詹波尔斯基（Daniel Jampolski）在卢西亚诺-雷佐拉（Luciano Rezzolla）指导下完成的学士学位论文中发现了这一解法，他说："nestar就像一个俄罗斯套娃，我们的场方程解法可以实现一系列嵌套的引力星。"马祖尔和莫托拉认为，引力星有一个由普通物质组成的近乎无限薄的表皮，而nestar的物质组成的外壳则要厚一些："这样的东西可能存在，这就更容易想象了"。歌德大学理论天体物理学教授卢西亚诺-雷佐拉（Luciano Rezzolla）解释说："在施瓦兹柴尔德提出广义相对论中爱因斯坦场方程的第一个解决方案 100 年后，我们仍然有可能找到新的解决方案，这真是太棒了。这有点像在一条已经被许多人走过的道路上找到一枚金币。遗憾的是，我们仍然不知道这样的引力星是如何产生的。但即使引力星不存在，探索这些解的数学特性最终也有助于我们更好地理解黑洞。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：