宇宙最神奇的是什么:爱因斯坦的广义相对论预测超大质量黑洞运动轨道形状像玫瑰花结

(MAAMX.COM报道)欧洲南部天文台在智利的超大望远镜进行的观测首次揭示,绕银河系中心的超大质量黑洞运动的一颗恒星正像爱因斯坦的广义相对论所预测的那样运动。它的轨道形状像玫瑰花结,而不是牛顿万有引力理论所预言的椭圆。这种作用被称为施瓦茨希尔德进动,以前从未对过大质量黑洞周围的恒星进行过测量。这位画家的印象说明了这颗恒星的进动,并夸大了其效果,以便于对其进行可视化处理。2ef8f193abb04df6847141a3d9f89a78

宇宙最神奇的是什么?爱因斯坦的广义相对论预测很准确

保罗·萨特是纽约州立大学石溪分校和Flatiron研究所的天体物理学家,并著有《如何在太空中死亡》一书。物理上最强大的一面,也许对于整个宇宙而言,也许确实是最神奇的一件事,是物理定律和理论的普遍性。

几个简单的方程式,可以解释从宇宙一角到另一角,以及从大爆炸的最初时刻到深不可测的未来的各种现象。让我们来品尝一下现代物理学有多么强大。

重力运动

爱因斯坦的广义相对论是我们现代的引力理论:物质和能量使时空弯曲,而时空的弯曲则告诉物质如何运动。数学有点复杂:它需要一套10个相互关联的方程式来描述所有这些弯曲,翘曲和移动。但是这些方程式具有巨大的力量。

例如,在弱重力的极限下,爱因斯坦方程式简化为更熟悉的牛顿重力表达式,该表达式用于解释从投掷棒球到水力发电大坝的轨迹。爱因斯坦超越了地球表面,进行了更多的控制,其中相对论方程用于通过GPS系统提供精确的定位并精确预测所有行星的轨道。

这些完全相同的方程式,没有做任何修改,就取得了更大的成就,揭示了黑洞及其工作的存在,宇宙中最大结构的增长,星系内部暗物质的存在以及大爆炸本身。e6eb6351-c6ca-4b74-a6f1-5c99df3ce84d

宇宙最神奇的是什么?爱因斯坦的广义相对论预测很准确

所有这一切都来自一组涵盖宇宙空间和宇宙时间的10个方程式。实际上,这表明宇宙首先具有有限的年龄。

核能-破解核密码

当物理学家在1940年代开始破解核密码时,他们不知道自己的阴谋会结束于揭开天文学最令人困惑的谜团之一:恒星如何工作。在此之前,科学家通过各种已知的物理方法,试图使地球的年龄与地质学和古生物学(数十亿年)相协调,以使太阳如此明亮地燃烧。通常,这些尝试都以惨败告终,即使最好的解释也只能达到几百万年。

但是核物理是一个全新的游戏,一旦物理学家弄清楚了引发核聚变的必要条件(即高压,高温和高密度密度),他们意识到这种条件并不总是人为的(核内)炸弹和反应堆),但可以在自然界中找到:在恒星的心中。

氢的核聚变是数十亿年以来恒星自我供电的方式,物理学家用来理解该过程的方程式与他们用来将核反应转化为可用能量的方程式完全相同。从最微小的原子到最大的恒星,核物理学是物理学界一个相对较新的名词,它以令人惊讶的方式将宇宙结合在一起。

运动定律

不必使用相对论的深奥方程或核反应的复杂计算来发现物理学的普遍性。它可以像车祸一样简单明了。当两辆车发生碰撞时,能量和动量守恒定律适用:碰撞前的能量和动量总量必须等于碰撞后的能量和动量总量。使用这些简单的陈述,调查人员可以重建事故现场,从而确定哪个驾驶员有过错以及导致碰撞的原因。汽车不是宇宙中唯一撞在一起的东西。d8aff723-3550-49a6-95e4-1d492bf0ef59

宇宙最神奇的是什么?爱因斯坦的广义相对论预测很准确

碰撞的星星。合并星系。混合气体云。在天文学或物理学中很少找到论文没有提到能量和动量守恒的情况。科学家使用这些原理来了解宇宙中的几乎所有事物。

为什么气体云散发能量?节约能量和动力。那颗中子星为什么改变其旋转速度?节约能量和动力。这些星系碰撞会发生什么?节约能量和动力。

下次发生车祸时,花点时间思考动量,以及动量在整个宇宙中如何应用,无论您身在何处。

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