新的研究对牛顿和爱因斯坦的引力理论提出了挑战

新的研究对牛顿和爱因斯坦的引力理论提出了挑战 通过分析长周期双星的运动状况，科学家发现了牛顿和爱因斯坦的引力理论无法解释的现象。这个发现意味着，我们需要一种新的引力理论来描述宇宙的奥秘。其中最著名的修正牛顿动力学（MOND）理论认为，在低加速度下，引力会发生变化，导致不同于预期的效果。 韩国世宗大学的天文学家蔡圭贤最近的表明，一些观测数据与MOND理论相符，这提供了迄今为止最直接和最有力的证据。表明在低加速度下，牛顿和爱因斯坦的引力理论会“崩溃”，需要用改进的引力理论来取代。这对于物理学和天文学的意义巨大，可能引发一个新的物理学革命。该研究发布在《天体物理学杂志》上。 如果MOND被证实为正确，我们的宇宙认识将会发生根本性的变化，不再需要假设暗物质和暗能量的存在，而可以用一个更简单和更优美的理论来描述所有的引力现象。然而，这项研究还需要更多数据和分析来验证和改进，并且MOND理论本身也需要进一步发展和完善。 ，

《宇宙体系》是艾萨克·牛顿为他的经典著作《自然哲学的数学原理》第三编所写的初稿，是科学史上的一部重要文献，用力学原理构建了人类历

《宇宙体系》是艾萨克·牛顿为他的经典著作《自然哲学的数学原理》第三编所写的初稿，是科学史上的一部重要文献，用力学原理构建了人类历史上首个关于宇宙运作的完备科学体系。 本书共78篇论题，简述了《自然哲学的数学原理》中前两卷所建立的原理，再将这些原理用于太阳系和彗星实际运行轨道的推导上，通俗地阐述了万有引力定律的普遍性，并由此研究了地球的形状，解释了岁差和海洋的潮汐，探究了月球的运动，同时确定彗星的轨道。在本书中，牛顿并没有建构抽象的数学模型，而是结合天文现象来分析，只使用了少量的数学语言，便将这些令人感兴趣的内容解释清楚，使得其内容适合大众读者阅读。 本书附录部分收录了《牛顿略传》《牛顿研究》和《空间、引力与无限性》，介绍了牛顿的生平和主要成就，以及当时主要的科学家、哲学家对牛顿的主要学术观点的论战和评价，是阅读《宇宙体系》时重要的补充和参考资料。 作者简介 · · · · · · 艾萨克·牛顿（16431727年），著名物理学家、天文学家和数学家，被公认为有史以来最伟大和影响最深远的科学大师。他于1661年求学于剑桥大学三一学院，1665年毕业，并提出二项式定理，隔年发现万有引力定律、创立了微积分学说，并开始光谱和望远镜的研究。 1864年，他开始写作《自然哲学的数学原理》，1703年任英国皇家学会会长，1705年被安妮女王封为爵士。

研究人员用更快的引力波探测技术揭示宇宙奥秘 反应时间仅需30秒

研究人员用更快的引力波探测技术揭示宇宙奥秘 反应时间仅需30秒 这项研究的目标是在探测到中子星和黑洞后 30 秒内向天文学家和天体物理学家发出警报，帮助人们更好地了解中子星和黑洞，以及包括金和铀在内的重元素是如何产生的。这些研究成果最近发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上，这是一份经同行评审、开放获取的科学杂志。引力波与时空的相互作用是在一个方向上压缩时空，而在垂直方向上拉伸时空。这就是为什么目前最先进的引力波探测器是 L 型的，并使用干涉测量法测量激光的相对长度，干涉测量法是一种观察两个光源结合产生的干涉图案的测量方法。探测引力波需要精确测量激光的长度：相当于测量距离最近的恒星（约四光年）的距离，精确到一根头发丝的宽度。该图显示了研究人员发出警报所需的时间，平均不到 30 秒。图片来源：安德鲁-托伊沃宁这项研究是全球引力波干涉仪网络LIGO-Virgo-KAGRA(LVK) 协作的一部分。在最新的模拟活动中，使用了以前观测时段的数据，并添加了模拟引力波信号，以显示软件和设备升级的性能。该软件可以检测信号的形状，跟踪信号的表现，并估计事件中包括哪些质量，如中子星或黑洞。中子星是已知存在的最小、密度最大的恒星，是大质量恒星在超新星中爆炸时形成的。一旦该软件探测到引力波信号，它就会向用户（通常包括天文学家或天体物理学家）发送警报，告知信号在天空中的位置。随着这一观测时段的升级，科学家们能够在探测到引力波后更快地发送警报，时间不超过 30 秒。"有了这个软件，我们就能探测到中子星碰撞产生的引力波，这种引力波通常太微弱，除非我们知道确切的观测位置，否则是无法看到的，"明尼苏达大学双城分校物理与天文学院博士生安德鲁-托伊沃宁（Andrew Toivonen）说。"首先探测到引力波将有助于确定碰撞的位置，帮助天文学家和天体物理学家完成进一步的研究"。天文学家和天体物理学家可以利用这些信息来了解中子星的行为方式，研究中子星和黑洞碰撞时的核反应，以及包括金和铀在内的重元素是如何产生的。这是使用激光干涉仪引力波天文台（LIGO）进行的第四次观测，它将一直观测到 2025 年 2 月。在前三次观测期间，科学家们对信号的探测进行了改进。本次观测结束后，研究人员将继续查看数据并做出进一步改进，目标是更快地发出警报。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

在科学史上，《自然哲学之数学原理》是经典力学的第一部经典著作，划时代的巨著，也是人类掌握的第一个完整的科学的宇宙论和科学理论体系

在科学史上，《自然哲学之数学原理》是经典力学的第一部经典著作，划时代的巨著，也是人类掌握的第一个完整的科学的宇宙论和科学理论体系，其影响所及，遍布经典自然科学的所有领域，并在其后300年一再取得丰硕成果。 就人类文明史而言，它成就了英国工业革命，在法国诱发了启蒙运动和大革命，在社会生产力和基本社会制度两方面都有直接而丰富的成果。到目前为止，还没有第二个重要的科学和学术理论，取得如此之大的成就和影响力。 从科学研究内部来看，《自然哲学之数学原理》示范了一种现代科学理论体系的样板，包括理论体系的结构、研究方法和研究态度、如何处理人与自然的关系等多面向内容。 《自然哲学之数学原理》所达到的理论高度是前所未见的，其后也不多见。爱因斯坦说：「至今还没有可能用一个同样无所不包的统一概念，来取代牛顿的关于宇宙的统一概念。而要是没有牛顿的明晰的体系，我们到现在为止所取得的收获就会成为不可能。 内容涉及天文、物理、生物、心理、政治、经济、法律与军事等领域。这些领域是过运河、现在和将来人类认识世界与发行世界必然从事的、关系人类命运与前途的事业。 作者简介 · · · · · · 牛顿（Isaac Newton，1642-1727），英国物理学家、天文学家和数学家，出生于林肯郡。 在天文学方面，1672年牛顿创造了反射望远镜；他也解释了潮汐的现象，指出潮汐的大小不但同朔望月有关，而且与太阳的引力也有关系；另外，牛顿从理论上推测出地球不是球体，而是两极稍扁、赤道略鼓，并由此说明了岁差现像等。在物理学上，牛顿基于伽利略、开普勒等人的工作，建立了三个运动基本定律和万有引力定律，建立了经典力学的理论体系。在数学上，牛顿创立了“牛顿二项定理”，并和莱布尼兹几乎同时创立了微积分学。在光学方面，牛顿发现白色日光由不同颜色的光构成，并制成"牛顿色盘"；关于光的本性，牛顿创立了光的「微粒说」。 在牛顿的著作《自然科学原理》中，他用数学解释了哥白尼的日心说和天体运动的现象。

LISA引力波天文台星座获得欧空局批准建造

LISA引力波天文台星座获得欧空局批准建造 欧空局的激光干涉仪空间天线（LISA）任务将是第一个专门用于探测时空结构涟漪的天基观测站。这些涟漪我们称之为引力波，是在宇宙中一些最强大的事件中发出的，比如黑洞碰撞时。图片来源：欧空局LISA 不只是一个航天器，而是由三个航天器组成的星座。它们将在地球绕太阳运行的轨道上跟踪地球，在太空中形成一个精确的等边三角形。三角形的每条边将长达 250 万公里（是地月距离的六倍多），航天器将在这个距离上交换激光束。这三个航天器计划于 2035 年用阿丽亚娜 6 号火箭发射。在欧空局的领导下，欧空局、其成员国空间机构、美国国家航空航天局（NASA）和一个国际科学家联盟（LISA 联盟）通力合作，使LISA 成为可能。欧空局的 LISA 任务将捕捉并研究时空结构中的涟漪。这些涟漪我们称之为引力波，是在宇宙中一些最强大的事件中发出的。产生引力波的系统的一个例子是，一对黑洞绕着对方运行，并朝着碰撞的方向前进。它们巨大质量的加速度会震动时空结构并产生涟漪。图片来源：ESA / ATG Medialab就在一个多世纪前，爱因斯坦做出了革命性的预言：当大质量物体加速时，它们会震动时空结构，产生微小的涟漪，即引力波。由于现代技术的发展，我们现在能够探测到这些最难以捉摸的信号。"LISA是一项前所未有的尝试。地面仪器可以利用激光束在几千米的距离内探测到来自恒星大小天体事件的引力波，如超新星爆炸或超高密度恒星和恒星质量黑洞的合并。"LISA 项目首席科学家诺拉-吕茨根多夫（Nora Lützgendorf）解释说："要拓展引力研究的前沿领域，我们必须进入太空。由于激光信号在 LISA 上传播的距离非常远，而且其仪器具有极高的稳定性，我们将探测比地球上更低频率的引力波，揭示不同规模的事件，一直追溯到时间的黎明"。引力波是大质量天体（如黑洞聚集和合并）的加速度在时空中产生的涟漪。空间中的不同物体会产生不同时间尺度的引力波，从几毫秒到几十亿年不等。其中有些波只能从太空中观测到。图片来源：欧空局LISA 将在整个宇宙中探测星系中心的巨大黑洞碰撞时所产生的时空涟漪。这将使科学家们能够追溯这些畸形天体的起源，绘制它们如何成长为比太阳质量大数百万倍的天体，并确定它们在星系演化过程中扮演的角色。这项任务将捕捉到我们宇宙最初时刻预测的引力"响声"，让我们一窥宇宙大爆炸后的最初几秒钟。此外，由于引力波携带发射引力波的天体的距离信息，LISA 将帮助研究人员用一种不同于欧几里得和其他巡天所用技术的尺度来测量宇宙膨胀的变化，从而验证他们的结果。在我们银河系的更近处，LISA 将探测到许多合并的紧凑天体对，如白矮星或中子星，让我们对这些系统演变的最后阶段有一个独特的洞察力。通过精确定位它们的位置和距离，LISA 将在欧空局盖亚任务发现的基础上，进一步加深我们对银河系结构的了解。"几个世纪以来，我们一直在通过捕捉光线来研究我们的宇宙。将其与引力波的探测结合起来，为我们对宇宙的感知带来了一个全新的维度，"LISA 项目科学家奥利弗-詹里奇（Oliver Jennrich）说。"想象一下，迄今为止，我们的天体物理学任务就像无声电影一样观看宇宙，那么用 LISA 捕捉时空涟漪将真正改变游戏规则，就像给电影添加声音一样"。2015 年，LISA 探路者为即将到来的 LISA 任务测试了重要技术。技术演示的核心是两个固体金铂合金立方体。每个立方体都是一个边长为 4.6 厘米、重 1.96 千克的测试质量。图为其中一个立方体。LISA 任务的三个航天器将各承载两个这样的试验质量块。它们是自由浮动的，装在一个"电极外壳"内。当不同航天器中立方体之间的距离发生变化时，就能发现引力波。LISA 将通过在相邻的一对航天器之间交换激光束来跟踪这些变化。资料来源：欧空局为了探测引力波，LISA 将使用一对坚固的金铂立方体即所谓的测试质量（比魔方略小），自由漂浮在每个航天器中心的特殊外壳中。引力波将引起不同航天器中质量块之间距离的微小变化，该任务将使用激光干涉测量法跟踪这些变化。这项技术需要将激光束从一个航天器射向另一个航天器，然后将它们的信号叠加起来，以确定质量距离的变化，精度精确到几十亿分之一毫米。航天器的设计必须确保除了时空本身的几何形状之外没有任何东西会影响处于自由落体状态的质量运动。该航天器是继LISA 探路者号之后的又一个航天器，LISA 探路者号证明了有可能将自由落体中的试验质量保持在惊人的精确水平上。与欧空局的盖亚和欧几里得任务相同的精密推进系统将确保每个航天器以最高的精度保持所需的位置和方向。LISA 被选为欧空局"2015-2025 年宇宙愿景"的第三个大型任务，它将加入欧空局的宇宙观测器科学舰队，以解决该计划的两个核心问题：宇宙的基本物理定律是什么？宇宙是如何起源的？在这项探索中，LISA 将与欧空局目前正在研究的另一项大型飞行任务合作：新雅典娜（NewAthena）。新雅典娜的发射日期预计为 2037 年，它将成为有史以来最大的 X 射线天文台。欧空局领导着 LISA 任务，并将提供航天器、发射、任务运行和数据处理。关键的仪器元件包括：由意大利和瑞士提供的屏蔽外力的自由落体试验质量；由德国、英国、法国、荷兰、比利时、波兰和捷克共和国提供的用于探测干涉信号的皮米精度系统；以及由西班牙提供的科学诊断子系统（整个航天器的传感器库）。超稳定激光器、用于收集其光线的 30 厘米望远镜以及紫外线光源（用于给测试块放电）将由美国国家航空航天局提供。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

流逝的恒星改变了太阳系行星的轨道

流逝的恒星改变了太阳系行星的轨道 幸运的是，牛顿力学和万有引力定律在时间上既可以向前也可以向后。我们可以用牛顿动力学来预测日食和宇宙飞船在外太阳系的运行轨迹，也可以用它来让时光倒流，将地球轨道绘制到深邃的过去。在有限的范围内由于对两个以上天体的轨道运动没有精确的解决方案，我们必须通过计算来进行计算。在计算过程中会出现一些混乱，因此我们对太阳系大天体当前位置和运动的任何不确定性，都会降低我们追溯时间的准确性。幸运的是，有了雷达测距和其他测量手段后计算非常精确，可以比较有把握地追溯到一亿年前的地球轨道。或者我们是这么认为的，因为一篇新论文证明，我们一直忽略了流逝恒星的引力效应。5400 万年前地球轨道的不确定性。资料来源：N. Kaib/PSI大多数恒星都太遥远了，无法对地球轨道产生任何可测量的影响。它们对我们世界的牵引力比不上奥尔特云上遥远的岩石。但偶尔也会有一颗恒星靠近我们。虽然不会近到让我们的太阳系陷入混乱，但也近到能给太阳系行星带来引力。最近的一次接近是 HD 7977。现在，这颗恒星距离太阳约 250 光年，但在 280 万年前，它曾在距离太阳 3 万 AU 或半光年的范围内经过。它与太阳的距离可能近至 4000 AU。在较大的距离上，HD 7977的引力效应可以忽略不计，但在较近的距离上，它的引力效应就很明显了。当你把这一点加入到计算组合中时，地球过去轨道的不确定性使得我们很难确信超过5000万年的时间。这对古气候研究产生了重大影响。例如，大约 5600 万年前，地球进入了一个被称为古新世-始新世热量最高时期，全球气温上升了 5 - 8 ℃。轨道模型指出，地球轨道在那段时间特别偏心，这可能是根本原因。但这项新研究提高了这一结论的不确定性，这意味着地质活动等其他因素可能也发挥了重要作用。据估计，每2000 万年左右就会有一颗恒星在距离太阳 10000 AU 的范围内经过。这意味着，当我们绘制地球轨道运动的更深层次的过去时，我们还必须寻找可能写入恒星的影响。 ... PC版： 手机版：