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宇宙中最美的体育投注xins:引力体育投注平台担保效应

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·引言·

当人们在海滩漫步时,或许能有幸目睹这样的奇观:海面上的云层在阳光下消退,上空突然出现了一座美丽又繁华的都市,都市林立的高楼大厦、宽广的街道和川流不息的车辆,都呈现在眼前。当人们惊叹于这幅美景时,它却又随着海风慢慢消失了。


宇宙总是具有最抽象的表现力,让我们无法窥测到它的真实面貌。从眼前的大海,到头顶的星空,它们本来的样貌在传达到我们的眼睛时,已经经历了或多或少的变化。我们能否看到宇宙的本来面貌呢?还是说我们注定只能学会去欣赏它刻意留给我们的体育投注xins?


1月20日,作者和五百多名观众一起在上海科技馆参加了墨子沙龙主办的《天文·云》大会,听取了来自清华大学的毛淑德教授关于引力体育投注平台担保的科普报告,颇有感悟。今天,作者就带大家一起,试图去揭开宇宙的幻觉。

作者 | 钟郅皓


扭曲的图像

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用双眼直接观察是人类认识这个世界最基本的方法。物体发出或反射的光投影在人们的视网膜上,视网膜的细胞又将信息传递给大脑,这样我们就看到了物体的模样。墨子在2500年前证实了“光沿直线传播”,但人类在千百年来时时刻刻体验着这一点。在日常生活中,当人看到一个物体时,人的大脑会自动确定物体位置,观即可取。但也正因如此,人们有时候会被自己的眼睛欺骗。


最简单的例子莫过于铅笔放在水中时,光线在空气和水的分界面发生折射,铅笔看起来好像是“断了”。海市蜃楼的原理和此类似,都是光在穿过不同介质时发生折射产生的现象,不过光线不再是简单地通过两层介质,而是密度不同的多层空气。


图1、铅笔在水中“断了”(图片来源:网络)

 

弯曲的时空

现在离开地球,在遥远的宇宙中是否也有如此神奇的现象呢?答案是肯定的。1979年,英国天文学家在观测类星体(顾名思义,就是看起来像恒星一样的天体)时,发现两个相距很近且特性几乎相同的亮点,于是他们猜测,这两个亮点可能是同一个类星体产生的两个像。光线在宇宙中到底出了什么“事故”?竟然发生了弯曲吗?可是广袤的宇宙中并没有什么介质,可以让光线偏折吧?这时,人们想到了爱因斯坦广义相对论中的一个重要预言——光线偏折,以及爱因斯坦后来发表的对“引力体育投注平台担保效应”的预测。这次观测就是人类发现的第一个“引力体育投注平台担保”(gravitational lensing)现象。什么是引力体育投注平台担保?首先我们要回到100年前,看一下爱因斯坦在广义相对论中关于引力的解释。


图2、人类观测到的第一个引力体育投注平台担保,A和B是呈的两个像(图片来源:wikipedia)

 

Gravity is geometry

(引力是一种几何现象)

换言之,在广义相对论中,引力仅仅是一种表象。任何有质量的物体都会使周围的时空(在相对论中,时间和空间不再相互独立,它们统称为时空)发生弯曲,其附近的物质受到弯曲时空的影响而向它靠近,这就是引力的本质。如果要用一句话来概括这个理论,那就是:物质告诉时空如何弯曲,时空告诉物质如何运动。


用下面的一幅图来理解就更形象了:


图3、有质量的物体使周围的时空弯曲(图片来源:网络)

 

如上图,原本平直的时空,如果我们放一个恒星上去,它就会发生弯曲,就像在一张拉直的布上放了一个重物而发生了塌陷。这时如果另外一个质量比较小的天体经过附近,就会由于这张布的塌陷而绕着它转。如果把这幅图中的小质量天体换成光线,我们就不难理解“光线偏折”这种现象了。光线偏折作为广义相对论的一个重要预言,在1919年的日食观测得到了验证。


图4、光线在引力场的作用下发生偏折(图片来源:网络)

 

上帝的放大镜

既然光线在宇宙中可以偏折,那么当一个发光的天体处在另一个天体身后时,我们也有机会看到它。只不过我们看到的并不是它本来的位置,而是我们以为光线沿直线传播的位置。这就是“引力体育投注平台担保”现象。如下图中,常常呈现出一个前景的星系周围有几个亮点,有时也能观测到这些亮点连成一个美丽的圆环,人们称之为“爱因斯坦环”。中心的星系称为“体育投注平台担保天体”(lens),在它背后发出光线并呈多个像的天体则称为“源天体”(source)


图5、引力体育投注平台担保和所呈的像(图片来源:wikipedia)

 

不难想象,体育投注平台担保天体的质量对整个引力体育投注平台担保的模样有很直接的影响。质量越大,其周围时空的光线偏折也就越明显。因此,我们可以利用引力体育投注平台担保效应来计算体育投注平台担保天体的质量。这是引力体育投注平台担保一个很重要的应用。暗物质也可以引起“引力体育投注平台担保”现象,因此还可以利用其来测量暗物质的质量,由此来构建暗物质在小尺度上的结构。


另外,由于引力体育投注平台担保对光线有汇聚的作用,一些原本不该到达观测者的光线被偏折到了观测者的位置,所以通过引力体育投注平台担保看到的天体的像,会比它本身要更亮。这也是为什么引力体育投注平台担保如此重要的原因之一,人类可以通过它看到很远很远的暗的天体,就像是拿着放大镜在宇宙这个巨大的画布上寻找我们想要的东西。

 

曼德尔的故事

说到引力体育投注平台担保,还得提到一个人,那就是鲁迪·维尔特·曼德尔(Rudi Welt Mandl),一个在餐馆洗碗打工的捷克工程师,是他的坚持迫使爱因斯坦发表了引力体育投注平台担保效应的工作。1936年的一天,他跑到普林斯顿找爱因斯坦,提出自己关于空间体育投注平台担保概念的想法,声称可以用来检验广义相对论。爱因斯坦客气地接见了他,并讨论了这种空间体育投注平台担保的数学形式。曼德尔的想法很丰富,还涉及到光学,天体物理甚至恐龙灭绝!(他认为恐龙灭绝这件事,引力体育投注平台担保要背锅)


图6、爱因斯坦(右)和曼德尔(左)(图片来源:wikipedia)

 

爱因斯坦也挺感兴趣,然而他表示,年轻人啊,想法不错,但我们是观测不到这种现象的。一是因为体育投注平台担保现象发生需要体育投注平台担保和源在同一视线方向,发生这种现象的概率很低;二是因为望远镜分辨率不够,即便发生了这种现象可能也分辨不出来。还有啊,恐龙灭绝这件事就不要再提了,这种不靠谱的推测,以后会被学术界的笑话的。之后,爱因斯坦好像就把这件事给忘了,几个月没有给曼德尔回信。不过,曼德尔没有放弃,他通过科学服务部门询问爱因斯坦,这样,爱因斯坦终于发表了空间体育投注平台担保的工作。但他致信科学杂志的编辑:“谢谢您帮忙发表这篇小文章,这篇文章是曼德尔先生从我这里榨取出来的。它几乎没有什么价值,但它会让这个可怜的家伙感到高兴。”


事实上,根据爱因斯坦的手稿,他在1912年就已经推导出了引力体育投注平台担保现象的数学形式,但,他忘了。是曼德尔的想法以及他对发表此种想法的迫切渴望,使引力体育投注平台担保的的理论更早地展示在公众面前。后来,我们知道,爱因斯坦的结论是对的,单独恒星产生的引力体育投注平台担保效应或许太弱而观测不到,但他忽略了恒星不是唯一能导致光线弯曲的天体,包含千亿颗恒星的大质量星系造成的引力体育投注平台担保是有可能观测到的。


图:爱因斯坦关于引力体育投注平台担保的论文

 

寻找宇宙的体育投注xins

现在我们知道,引力体育投注平台担保最明显的表现就是同一个天体成了多个像,同时它们会围着一个大质量天体(通常是星系)分布,而且这种现象对我们的观测非常有用。那么我们该如何去找到更多的引力体育投注平台担保现象呢?毕竟当我们用大口径的望远镜向宇宙深处看去时,密密麻麻的亮点遍布了整个视野,该如何分辨哪些亮点是引力体育投注平台担保现象,或者说,怎么确认哪几个亮点是来自于同一个天体呢?


科学家们从身边获得了灵感,那就是彩虹。我们知道,单色的太阳光里包含了各种波长的光线,被空中的小水滴折/反射之后,发生了色散,不同波长的光就被分解出来了,它可以反映太阳光的特性。我们把这种光经过色散后呈现出的流量和波长的联系称为光谱,它也是目前为止天文学家们研究宇宙的最重要的途径。光谱就像光的指纹,独一无二。


图7、雨后的彩虹,就像太阳光的指纹

 

同理,发光天体应该拥有它自己的指纹,也就是拥有特定的光谱,如果围绕着一个中心天体分布的几个亮点具有相同的光谱,则有可能是同一个天体的呈像。也就是说,很可能是一个引力体育投注平台担保现象。当然,体育投注平台担保天体需要处于观测者和源天体中间,并且要在同一条直线上。


我们来看看1979年观测到的第一个引力体育投注平台担保现象,在图像中可以看到两个亮点,这两个亮点的光谱分解后几乎一样(上下两条曲线的波形几乎一致),这是人类在星系中发现引力体育投注平台担保的一个主要手段。


图8、类星体0957+561的两个像的光谱,横坐标是波长,纵坐标是流量

 

之前我们提到,爱因斯坦之所以认为引力体育投注平台担保场效应观测不到,是因为他只考虑了恒星范围,那么恒星和行星这一类天体的引力比较小,造成的引力体育投注平台担保现象也弱了很多,但我们真的观测不到吗?这里,爱因斯坦忽略了另一个现象,就是天体总在运动。


我们已经知道,引力体育投注平台担保会使源天体看起来更亮。所以当一颗行星经过我们和恒星之间时,如果发生引力体育投注平台担保现象,这颗恒星的亮度可能会比平时看上去更亮,但当此行星远离我们和恒星的连接方向,就会开始变暗。利用这种亮度变化在恒星范围内发现引力体育投注平台担保,是一个非常好的方法。1993年,科学家观测到在大麦哲伦星系中的一颗恒星光度增加,并认为是一个引力体育投注平台担保现象,称之为“微引力体育投注平台担保”,这也是人类观测到的第一个 “微引力体育投注平台担保”现象。


图9、微引力体育投注平台担保(图片来源:wikipedia)

 

现在,全世界的望远镜一共检测了两亿颗恒星,得益于快速计算机和自动搜索软件的发展,25年来人类共发现约25000个微引力体育投注平台担保事件,而且绝大多数是实时发现的。

 

宇宙中最美的体育投注xins

引力体育投注平台担保现象在人类天文学中发挥着重要的作用,它主要的作用包括验证广义相对论、确定天体质量包括暗物质质量、以及用来探测遥远的天体,利用微引力体育投注平台担保效应可以用来寻找系外行星。除此之外,引力体育投注平台担保现象也为观测天体活动和演变提供了可能,引力体育投注平台担保现象中的不同像存在光变时间延迟,天体活动在光程最近的像中先体现出来,人类在得到信号后,可以在光程较远的像中观察整个活动过程。同样可以作为探路者的还有引力波信号,引力波可以以光速穿透一切物质,所以在天体活动发生时,人类会先首先探测到引力波信号,而引力体育投注平台担保中的电磁波由于会发生偏折,信号可以较晚但被完整地观测到。


自人类诞生,人类便仰望星空,渴望了解宇宙的真谛,直到望远镜的出现,才让科学家们得以逐渐窥探宇宙的奥秘。但是宇宙中仍有许多领域我们未曾探索,有太多现象等着我们去发现、解析。引力体育投注平台担保是宇宙中一个美丽的幻相,它曾让人类迷惑,但了解其原理后,人类反过来利用它,更深入的了解了我们身处的宇宙。对宇宙的了解越多,我们越会感觉到人类个体的渺小、生命的短暂,但这不能阻止我们对宇宙前仆后继的探索,因为它们就在那里,运行、爆炸、毁灭、诞生,在等待着我们解开更多的谜题。


(图片来源:wikipedia)


来源:墨子沙龙

编辑:loulou


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