引力

简单来说，就是因为物体有质量，会吸引，复杂来说，引力归根结底是和质量有关，万有引力是把引力视为由质量引起的一种基本力，而爱因斯坦相对论则把引力视为质量引起的时空弯曲的表现。

万有引力，只要物体有质量，就对别的物体有引力。 地心引力是由于地球的巨大质量而产生的，地球引力可能会消失 。

英国《观察家报》报道：科学家发现，保护我们免受外太空致命辐射伤害的地球磁场正迅速减弱，甚至可能消失，预示南北极即将易位。届时，平常无法触及大气层的强大辐射爆发将令地球急剧升温，造成灾难。 据爱丁堡英国地质勘探局汤姆森博士称，此前地球磁场已曾多次消失，是南北两极易位的先兆，大概每22万年便会出现一次，但最近已有近100万年没有发生，所以随时会再出现。

巴黎地球物理研究所科学家於洛更发现，最近两极附近的磁场消失速度特别惊人，明确显示两极即将易位，南极变北极，北极变南极。 於洛根据人造卫星过去廿年录得的磁场变化数据，发现在地下深层产生地球引力的熔流，在接近南北极位置出现巨大旋涡，并以加强磁场逆转的方向转动，因而削弱现有磁场，最终将导致两极易位。

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操作方法

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引力球，顾名思义就是中间有一个引力，来带动一个球的运动，小球运动完碰到白球才算得分。

小球每转动一周，分数就会加倍。

小球不能碰到黑白球的黑面。

小球如果被引回中间，就算输了。

这是小编的好友排行榜。

根据外国媒体的报道，宇宙可能会在引力波过去很久之后“记住”它们。引力波是空间和时间中非常微弱的波纹。人类直到最近几年才发现它们。引力波经过后，它们可能会留下一个稍有变化的区域，换句话说，它们可能会留下一些关于它们经过的“记忆”。

研究人员称这些变化为“持久的引力波可观测”。它们比引力波本身更弱，但它们的影响可以持续更长时间。由于引力波，物体可能会轻微地移动到不同的位置，粒子在空间中漂移的位置也可能会改变，甚至时间本身也可能会稍微不同步，在地球的不同地方以不同的速度短暂运行。

这些变化如此之小，以至于科学家几乎无法察觉。研究人员在论文中写道，观察这些效应最简单的方法可能是让两个人“携带小型引力波探测器”——这当然是个笑话，因为探测器非常大。然而，研究人员可以通过其他方法测试这些“宇宙记忆”。最明显的方法是找到现有引力波探测器反射器的位移。

现在，科学家们可以通过建造探测器来搜寻引力波，这些探测器可以远距离发射稳定的激光束。当光束轻微摆动时，它代表引力波通过的信号。通过研究这种摆动，物理学家可以测量引力波。第一次发现是在2015年。从那以后，这项技术不断得到改进。目前的探测器可以每周探测一次引力波。

这些引力波来自大规模的宇宙事件，如黑洞和中子星在遥远的深空碰撞和合并。然而，当这些涟漪到达地球时，它们变得非常微弱，几乎无法被探测到。它们的长期影响更加难以察觉。

然而，检测器上反射镜变化的测量非常精确。随着时间的推移，由引力波引起的镜面位移可能变得足够重要，以至于研究人员能够发现它们。研究人员提出了一个数学模型来预测每一个引力波通过时镜子的位移。

检测这些长期效应的其他可能方法包括原子钟和自旋粒子。如果两个原子钟相距一定距离，它们将会经历不同的引力波，包括它们的时间膨胀效应。由于一个原子钟比另一个慢，引力波读数之间的细微差别可能揭示了引力波在本地宇宙中的“记忆”。

最后一种方法是观察微小的旋转粒子，它们的行为在引力波经过前后可能会改变。我们可以把它悬挂在实验室的一个小空间里，测量它的旋转速度和方向。然后在引力波通过后再次测量它。粒子行为的差异将揭示宇宙中引力波的另一种“记忆”。

北京时间4月26日深夜，当你熟睡时，美国激光干涉引力波天文台(LIGO)和欧洲处女座引力波探测器(处女座)联合发出疑似引力波信号的警告。科学家怀疑这可能是吞噬中子星的黑洞产生的第一个引力波信号。

目前，天文学家仍在分析数据，并使用计算机模拟来更好地解释它。然而，他们相信，这一观察结果如果得到证实，将成为黑洞和中子星等双星系统存在的第一个证据，从广义相对论的精确测试到宇宙膨胀速率的测量，这有望造福于许多天文学领域。世界各地的天文学家也在竞相使用不同类型的望远镜来观察这一现象。

LIGO数据分析小组成员查德·汉纳说:“这个信号可能来自中子星和黑洞的合并”。然而，他也说信号不是很强，这意味着这可能是一次事故。

最近的事件暂时被标记为# S190426c，light处女座计算出它似乎发生在12亿光年之外。他们绘制了一张“天空地图”来确定引力波最可能的位置，并将信息作为公共警报发送出去，这样其他天文学家就可以在天空中搜寻该事件发出的光。研究人员说，如果4月26日的事件不是黑洞-中子星的合并，它可能是两颗中子星的合并。

这是一个全新的举措，因为LIGO和处女座经历了一系列升级，并于4月1日共同启动了第三轮探测行动(O3)。一旦他们收到疑似引力波信号的警告，他们将立即向全球天文学界发出警报。

截至新闻稿，本月LIGO和处女座已经正式发布了5个疑似引力波信号的警告。

普通人也可以实时跟踪。

“这与最新的升级有很大关系，以便能够在不到一个月的时间里正式发布五个疑似引力波信号的警告。”LIGO科学合作组织成员、武汉大学物理科学与技术学院特别研究员范锡龙在接受《科学技术日报》采访时表示。

根据LIGO官方网站，自4月1日“国王归来”以来，LIGO的敏感度比前一次增加了40%，而处女座的敏感度几乎是前一次的两倍。

除了灵敏度的显著提高之外，第三轮探测的亮点之一是，当探测到可能的引力波信号时，立即向全球天文学界发出警报。

“可疑引力波的来源披露得越及时，探测X射线、紫外线、可见光和无线电信号的电磁望远镜就能越及时地搜寻这些信号，并有望从同一来源找到相应的电磁信号。”LIGO实验室主任大卫·雷兹解释说，在许多情况下，尽快探测电磁信号对于理解引力波事件的动力机制和揭示其真实本质至关重要。

范西龙告诉记者，2017年8月，LIGO和处女座首次探测到两颗中子星合并产生的引力波信号，触发全球数十架望远镜进行联合观测。人类第一次同时发现了引力波和电磁波。然而，当时的警告信号只发送给与他们有合作关系的天文台和科学家。

如今，不仅任何天文学家，而且普通大众都可以登录官方网站，实时跟踪可疑引力波信号的预警信息。当引力波警告信号发出时，苹果手机用户甚至可以下载手机应用程序并接收手机通知。

引力波观测进入正常化

清华大学LIGO工作组成员、清华大学计算机系副教授杜智慧在接受《科技日报》采访时表示，LIGO宣布疑似引力波预警信号表明，它对自己的硬件和软件装配线更有信心。

“在第三轮探测中，LIGO运行了几条引力波数据处理管道。清华大学LIGO工作组与国际团队合作开发的SPIIR引力波数据处理管道主要基于引力波滤波模型匹配，是唯一一条由GPU加速的管道。”杜智慧说，SPIIR引力波数据处理管道还为5个新发布的疑似引力波信号中的4个触发了预警。

杜智慧告诉记者，清华大学的LIGO团队一直在优化引力波数据处理管道的整体架构，以提高其性能，使其更加稳定可靠。目前，我们正在探索深度学习方法在引力波数据处理中的应用。

“引力波信号预警信息在第一时间公之于众，这有助于天文学中的信息交流。这也意味着引力波观测正在逐渐变得正常。”范西龙认为。

全国人大代表、中山大学校长罗俊院士6日表示，“秦天一号”技术验证试验卫星有望在今年年底前发射。该卫星将对高精度空间惯性传感器、无阻力控制技术、微型牛顿推进技术和激光干涉仪等核心技术进行在轨验证。

罗俊表示，珠海“秦天一号”地面观测站已基本建成，目前正在进行设备安装调试，即将投入运行。深圳探测空间引力波的地面模拟装置已进入可行性阶段。

早些时候，中国科学家团队在2018年实现了第一次月地激光测距。5月21日，自主研发的角反射器与嫦娥四号中继星“鹊桥”一起发射升空。罗俊透露，今年有望在地球-月球距离以外的世界上首次实现超远距离激光测距技术。

罗俊说引力波为宇宙探索提供了一个不同于电磁波的新窗口，并开辟了探索宇宙的新途径。与地面引力波探测器相比，空间引力波探测器具有更长的臂，可以探测到频率更低的引力波信号，这对研究宇宙的形成和演化具有重要意义。同时，空间引力波探测将带动大量高端核心技术的发展和进步，具有重要的战略价值。

2014年，罗俊团队提出了“秦天计划”，计划部署三颗卫星在10万公里高度的地球轨道上形成17万公里臂的等边三角形编队，构建空间引力波科学探测系统。目标是探测1兆赫至1赫兹频带的引力波信号，并利用引力波进行基础物理学、天文学和宇宙学研究。

据外国媒体报道，物理学家发现的时空波动有一天可能揭示虫洞的存在，人类可能通过虫洞旅行到另一个宇宙。

尽管爱因斯坦早在1916年就预言了引力波的存在，但直到2016年，科学家才首次探测到穿过LIGO的引力波，并揭示了黑洞碰撞的影响。最近，一项新的研究声称，几个科学小组近年来探测到的引力波信号可能不仅是黑洞碰撞的结果，也可能部分来自虫洞碰撞。

研究人员提出了一种区分两者的方法，即监测虫洞中特征回声的存在。尽管目前的技术还不够灵敏，无法从引力波读数中提取这些变化，但在不久的将来，新的引力波探测器可能能够区分这些差异，从而为利用虫洞进行星际旅行提供了可能性。

来自比利时荷语天主教鲁汶大学和西班牙马德里大学的研究人员已经创建了一个模型来预测如何探测两个旋转虫洞碰撞产生的引力波。到目前为止，科学家观察到的引力波将在很短的时间内完全消失。这种现象的原因可能是引力波起源的黑洞中存在视界。

两个黑洞碰撞融合示意图。研究人员称，两个旋转虫洞的碰撞也会导致类似的时空变形。

然而，如果这样的事件视界不存在，就像虫洞一样，那么这些振荡将不会完全消失。相反，信号中应该有持续一段时间的回声，这些回声可能直到现在才被注意到。

“虫洞没有视界，但它是穿越时间和空间的捷径，是一条很长的管道，让我们可以去另一个宇宙，”研究员巴勃罗·布埃诺在一份书面声明中说。"此外，它们还旋转并改变它们产生的引力波."

长期以来，科学家们通过大量的实验、理论模型和间接观测，包括LIGO和处女座探测到的引力波，来支持黑洞存在的理论。科学家认为这些引力波源自遥远宇宙中黑洞的碰撞。然而，黑洞有一个问题。它们的边缘被称为事件视界。物质、辐射或其他任何东西进入黑洞后，就无法逃脱。事件视界的存在与量子力学的定律相冲突。根据量子力学，信息将被永远保存，不会被破坏。

处理这种冲突的理论方法之一是探索我们观察到的“黑洞”是否是先前理论中描述的黑洞的可能性。它们可能是奇异的致密天体(ECOs)，如虫洞、fuzzball、gravastar和玻色子星。

由于虫洞没有视界，它们可能会在LIGO和处女座记录的引力波中留下痕迹。“由两个探测器探测到的引力波信号的最后一部分——称为环降——与两个黑洞碰撞的最后阶段相吻合，”荷语鲁汶天主教大学的巴勃罗·卡诺补充道。

引力波被认为是时空中的波纹，它可以由黑洞碰撞或星系融合产生。

“由于事件视界的存在，这些信号的特征是在短时间内完全消失。然而，如果没有视界，这些振荡将完全消失，”他继续说道，“相反，一段时间后，它们将产生一系列‘回声’，类似于井中的声音。”这项研究的完整结果发表在最近的《物理评论》杂志上

天文学家相信，人类有一天可能会利用虫洞进行星际旅行。利用虫洞进行太空旅行的问题是它们非常不稳定。当一个粒子进入虫洞时，它也会引起扰动，导致整个虫洞结构崩溃。

然而，一些研究声称，只要使用一些极端的力，就有可能走这些理论上的捷径。在未来，人类可能会在虫洞中移动数米，他们可以跨越光年，甚至进入一个全新的宇宙。

什么是虫洞？

空间和时间可以扭曲变形，但它需要大量的物质和能量。就虫洞而言，时空结构的扭曲可以形成连接不同宇宙的捷径。

LIGO由两个几乎相同的干涉仪组成，通过一个4千米长的干涉臂检测振幅极小的引力波。

想象在纸上画两个标记，代表时间和空间上的两个点。这两个点由一条直线连接，代表它们在正常时间和空间中的距离。如果这张纸被弯曲——相当于时间和空间的扭曲——使两个点重叠，然后用铅笔刺穿，它将提供一个更短的方法来连接这两个点。虫洞以相似的方式连接不同的时间和空间。

天文学家相信，人类有一天可能会利用虫洞进行星际旅行。利用虫洞进行太空旅行的问题是它们非常不稳定。当一个粒子进入虫洞时，它也会引起扰动，导致整个虫洞结构崩溃。然而，一些研究声称，只要使用一些极端的力，就有可能走这些理论上的捷径。

什么是黑洞？

黑洞的密度和引力如此之大，以至于任何形式的辐射，包括光，都无法逃脱。它们是强大的引力源，可以吸收周围的灰尘和气体。科学家认为星系中的恒星围绕黑洞旋转。

科学家对黑洞形成的确切过程仍然知之甚少。它们可能来自巨大的气体云。当比太阳大10万倍的气体云崩溃时，黑洞就形成了。许多这样的黑洞碰撞融合形成更大的超大质量黑洞。这种超大质量黑洞存在于所有已知大型星系的中心。

超大质量黑洞也可能来自质量约为太阳100倍的巨星。当这些恒星耗尽燃料时，它们会逐渐坍缩，最终形成黑洞。大型恒星死后也可能经历超新星爆炸。这种爆发非常明亮，可以将外层恒星的物质散射到太空深处。

这张照片显示了LIGO在2017年11月17日发现的五起合并中涉及的大量黑洞。(照片来源:LIGO)

黑暗的宇宙中潜伏着一群怪物，天文学家正在试图理解它。

这些怪物是成对的黑洞。它们的质量大约是太阳的五到十倍。它们相互碰撞形成更大的黑洞。本周，激光干涉引力波观测站(LIGO)的科学家宣布，他们在今年夏天早些时候发现了另一种由黑洞组合而成的引力波信号，这是自2015年以来的第五次，涉及到一些LIGO之前探测到的最轻的黑洞。

“我们正以前所未有的方式了解黑洞，”西北大学博士生、LIGO研究员伊芙·蔡斯说。

兴风作浪

LIGO的目标是探测空间本身的引力波或涟漪。爱因斯坦证明了像恒星和行星这样的非常大的物体对宇宙的影响就像扔在床垫上的保龄球一样(他还说时间和空间有着根本的联系，他称之为空间的组织)。当大量物体在空间和时间上快速运动时，就会产生引力波。

2015年9月14日，LIGO首次直接探测到引力波。这是爱因斯坦第一次预测引力波后的100多年(2016年2月宣布探测)。时空波纹来自两个相互包围的黑洞。他们越来越近，直到最后相撞。LIGO探测到的所有五个黑洞合并都涉及所谓的恒星质量黑洞，其质量大约是太阳的5到100倍。

“我们有五个不同的小黑洞家族，每个都有自己的怪癖，”蔡斯说。“每个黑洞都经过不同的测试。有些噪音很大，有些很远，有些质量较轻，有些质量相似。”

在LIGO 2015测试之前，研究人员可以通过寻找恒星或周围黑洞的物质环来间接观察恒星质量黑洞。X射线探测到的恒星质量黑洞通常高达太阳质量的10到20倍，但LIGO探测到的一些黑洞更大(科学家有点意外)。

信用:LIGO

这张照片显示了黑洞和中子星，它们被重力波和光探测到，并按质量分类。LIGO探测到的黑洞是蓝色的，其中大多数都比光探测到的恒星质量黑洞重。LIGO在2017年6月8日发现的黑洞更接近光探测到的黑洞。(照片来源:LIGO)

但本周，LIGO在6月8日宣布，该仪器检测到一个合并的黑洞，包括一些最轻的黑洞，其质量是太阳的7倍和12倍。蔡斯说，合并形成了一个比太阳质量重18倍的黑洞，并在合并中失去了一些质量，这是LIGO探测到的最轻的合并黑洞。这一合并与2015年12月26日的合并中发现的黑洞质量非常相似。

“这次活动的主要原因是大规模的，”蔡斯说，他是6月8日事件分析的领导者。“6月8日的事件与之前通过X射线观测探测到的黑洞质量一致，因此我们可以将通过X射线探测到的黑洞与通过引力波探测到的黑洞进行比较，从而建立两个不同黑洞群体之间的联系。”

蔡斯说，LIGO正在迅速发现这些黑洞，并能迅速获得在合并第一批发现之前发现的基于光的观测信息。LIGO也有一个同伴在寻找:8月，处女座引力波天文台在意大利启动。这两个观测站在8月14日进行了两次联合信号探测，包括8月14日的黑洞合并和8月17日发现的第一次二元合并。

蔡斯说:“我们刚刚开始了解这两个黑洞。”

蔡斯在一封电子邮件中写道:“这些双星系统可以单独形成，也可以在恒星环境的时代广场形成，时代广场是星系团聚集的地方。"

“出生在稠密环境中的恒星比孤立的恒星更容易受到撞击，因此会对系统的轨道和旋转产生持久的影响。”LIGO天文台和处女座天文台在进行了大约100次黑洞探测后，可能能够确定在密集和孤立的环境中形成的黑洞的比例。

LIGO科学家现在像动物学家一样研究野生珍稀物种——他们的任务是试图将个体特征与整个种群的特征区分开来。

“我们不能仅仅通过五个事件得出任何结论，但是我们正在探索双黑洞的形成，”她补充道。

然而，蔡斯说，天文学家将利用迄今为止的探测来估计有多少这些太阳质量的双黑洞潜伏在星系中。每一项新发现都将有助于改进这些估计。

LIGO正在进行另一次升级，这将提高它的灵敏度，增加它搜索引力波的天空体积。它的下一次观测将于2018年秋季开始。

蝌蚪工作人员从现场科学，翻译李同信编译，转载必须授权。

近日，一条新闻再次成为头条新闻:北京时间周一晚上22: 00，美国国家自然科学基金会(NSF)将邀请世界两大引力波研究团队:“激光干涉仪引力波天文台”(LIGO)和处女座研究团队的科学家，以及来自全球约70个天文研究机构的科学家参加此次活动。引力波研究的最新进展将在那时宣布。

在过去的两年里，引力波已经多次成为头条新闻，并突然成为我们日常生活的一部分，因为它是一个很少被关注的深奥词汇。去年2月，首次观测引力波的消息闪过脑海，今年它获得了诺贝尔物理学奖。那么，研究引力波的科学家在周一晚上有什么新发现要与世界分享呢？

简而言之，引力波是空间和时间的涟漪。它们是由宇宙中一些最剧烈的事件产生的，比如大质量致密天体的碰撞或合并。这是爱因斯坦在1916年首次预言的。那时，爱因斯坦证明了加速的质量物体会扭曲空间和时间，并从那个源头在空间和时间上产生涟漪。你可以把它想象成当石头被扔进平静的池塘时形成的一圈圈水线。这种“涟漪”将以光速穿越宇宙，携带着关于产生它们的灾难性事件和重力性质的宝贵信息。

在过去的几十年里，天文学家已经发现了大量的证据来证明引力波的存在，主要是通过对引力波对银河系中近距离轨道物体运动影响的相关研究。这些间接研究的结果与爱因斯坦100年前的预测非常一致。例如，考虑到引力波带走的能量，这种天体轨道的衰变过程完全符合爱因斯坦理论的计算结果。然而，虽然直接探测地球引力波的信号长期以来一直被科学界广泛期待，但一直未能实现突破。科学家如此期待这一突破的原因是，它将为爱因斯坦的广义相对论提供一个新的、更直接的检验，并为人类研究宇宙打开一扇全新的大门。

据说在过去的十年里，科学家们在双黑洞甚至黑洞合并模型的研究方面取得了重要进展。这些计算机模型使科学家能够建立精确的引力波波形，即黑洞相互靠近并最终融合时释放的引力波的波形特征。因此，对双黑洞合并过程的直接观察将为准确检验爱因斯坦的广义相对论提供一个理想的宇宙实验室。引力波探测的成功将使天文学家在研究包括黑洞和宇宙中其他致密天体合并在内的灾难性事件时获得一个额外的强大工具。它还将在宇宙的诞生、暗物质和暗能量的研究等方面发挥重要作用。它将打开一扇观察宇宙的新窗口。

2015年9月14日，总部位于美国、由来自世界各地的数千名科学家组成的LIGO研究小组首次直接探测到引力波信号，并于2016年2月公布了相关结果。人类最先探测到的引力波信号来源于周围的时空扰动，这种扰动是由宇宙深处的两个黑洞围绕彼此旋转并最终合并时释放的巨大能量造成的。

这是一个突破:结果证实了爱因斯坦对广义相对论的预测，开启了物理学和天文观测的新时代。从那以后，研究人员相继证实了三次引力波事件。最新的信号是LIGO和处女座联合探测到的第一次引力波事件。

今年10月初，LIGO小组的科学家因对引力波研究的贡献而获得2017年诺贝尔物理学奖。他们的工作开创了物理学和天文学研究的新时代。这不仅是因为他们的研究证实了爱因斯坦的广义相对论，还因为他们的研究为研究宇宙膨胀、暗物质和暗能量提供了新的工具和手段。

目前，关于下周一的新闻发布会，有很多消息在圈内流传，外界也有很多更为一致的猜测。人们普遍认为，即将宣布的消息可能与新类型引力波信号的发现有关，如中子星合并产生的引力波信号，以及引力波首次锁定光学天体。

之前探测到的四个引力波事件也不例外，有两个特点。首先，它们是两个黑洞合并产生的引力波信号。第二，由于黑洞合并本身的性质和观测方法的限制，产生这些引力波信号的相应天体或位置无法准确找到。也许，科学家会在下周一的新闻发布会上给我们带来惊喜。让我们期待吧！

“你知道吗？目前，我国有两大引力波探测项目:中国科学院高级能源研究所牵头的“阿里实验项目”和中山大学牵头的“秦天项目”。一个是听地面上引力波的声音，另一个是进入太空捕捉引力波的声音。”2月13日下午，中国科学院高能物理研究所在其官方微博上发布了上述内容。

记者14日从中山大学获悉，此次修正引领国内引力波研究，计划在20年内完成总投资约150亿元的秦天工程。目前，中山大学珠海校区正在建设引力波研究所需的地面基础设施。洞穴超静音实验室和激光测距地面站基础设施建设已经启动，一些技术研究取得了具体进展。

众所周知，引力波是由加速质量引起的时间和空间的波动，也可以与时间和空间的波动相提并论。阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论认为，任何质量物体的加速度都会影响周围的时空，其作用是以引力波的形式表现出来的。

引力波探测是世界科学界公认的最困难的前沿技术之一，也是一项具有重大意义的物理学基础研究。一旦探测成功，它将成为人类认知史上一个里程碑式的科学发现。

早些时候，LIGO的首脑宣布科学家第一次直接探测到引力波。这正好是爱因斯坦在1916年预言引力波存在后的100年。

据报道，中山大学的“秦天计划”以引力波研究为重点，对空间引力波探测计划的任务进行前期研究，制定中国空间引力波探测计划的实施方案和路线图，并开展关键技术研究。主要分四个阶段实施:第一阶段是完成月球/卫星激光测距系统、大型激光陀螺等“秦天计划”地面辅助设施；第二阶段完成了无阻力控制、星载激光干涉仪和空间等效原理实验验证等关键技术。第三阶段完成高精度惯性传感、星间激光测距等关键技术验证和全球重力场测量。第四阶段，完成空间引力波探测所需的所有关键技术，发射三颗地球高轨道卫星进行引力波探测。

据了解，中山大学的“秦天计划”将需要一个约100名教师、400至500名研究、工程和技术人员以及博士后学生的团队。为此，中山大学发布了一份招聘通知，在全球范围内招聘人才。

一个围绕白矮星运行的太阳系外行星的艺术草图，周围环绕着一个碎片盘。

欧洲正在计划一项未来的任务，探测太空中的引力波，这将有助于科学家找到像科幻电影《银河系漫游指南》中的那些奇怪的行星。

在过去的几年里，借助引力波信号，人类发现了几对黑洞的存在。不久，人们可能会发现围绕着双白矮星系统运行的行星。白矮星是中等质量恒星生命末期的状态。一颗在两颗恒星进化中幸存下来的行星一定非常非常古老。在这种情况下，两个主要的序列星进化成了两个白矮星，这将需要很长时间。

然而，为了实现这一目标，未来将需要更先进的探索任务，如正在开发的欧洲“激光干扰空间天线”项目。由于引力波探测器比电磁波探测器能观测到更远的宇宙深处，LISA也许能探测到远至银河系的行星。

LISA计划在21世纪30年代推出。像这样的引力波探测器主要用来探测宇宙中成对致密天体产生的引力波信号。这种双星系统包括一个双白矮星系统。当一颗太阳大小的恒星接近死亡时，它将变成白矮星，不再能够产生内部核聚变反应。它会逐渐冷却并死亡。

用光学方法或其他电磁波探测方法探测这种温度较低的恒星更困难，但探测它们周围隐藏的行星更像是天方夜谭。到目前为止，科学家们只在白矮星周围发现了一颗行星，或者他们正在使用间接观测方法。

了解白矮星周围有多少行星可以存活，对于我们理解行星系统的未来进化至关重要。LISA探测器将帮助科学家做到这一点。研究表明，如果这样的行星真的存在，LISA应该能够发现数百颗新的系外行星。

在过去的30年里，天文学家已经探测到4000多颗系外行星。真正的突破来自美国宇航局的开普勒太空望远镜，它借助于“中转方法”识别了大量的外行星目标。所谓的过渡方法是一种使用精确测光的技术，当行星以视线方向从观测到的恒星前面经过时，恒星的亮度会略微降低，从而让科学家能够逆转行星的存在。

引力波技术将以类似的方式用于探测系外行星。简而言之，一对白矮星相互环绕产生的引力波信号不同于一个有行星环绕的双白矮星系统产生的引力波信号。研究这些信号可以粗略估计隐藏的第三个目标(行星体)的质量。

同时，只要距离不太远，电磁波探测方法就可以提供数据补充，尽管光波波段不能直接观察行星。理论上，LISA将能够探测到质量仅为地球50倍的系外行星。

此外，Tamagnini还指出，如果一颗白矮星周围存在行星，也会产生引力波信号，但这种信号太弱，LISA或其他计划中的探测器在不久的将来无法探测到。

与电磁波探测不同，引力波探测器可以穿透雾。LISA可以穿透银河系的中心区域，探测到银河系另一边的信号，甚至是来自附近其他星系内部的信号，比如大麦哲伦星云和小麦哲伦星云。

恒星生命的终结

在接下来的50亿年左右，我们的太阳将逐渐膨胀成一个巨大的红巨星，然后慢慢下降，成为一颗白矮星。在这个过程中，水星和金星(它们的轨道位于最内侧)将被摧毁，而地球的轨道将与这颗巨大膨胀的垂死恒星相撞，其命运无法预测。然而，火星和更靠外的行星通常是安全的，它们将继续围绕太阳运行。

此外，一个行星系统的死亡可能意味着另一个新行星系统的重生。目前的研究表明，被摧毁的世界产生的大量碎片，如太阳膨胀时被摧毁的水星和金星碎片，最终将围绕恒星死亡后留下的白矮星运行。一种理论认为，在这种情况下，碎片将逐渐在白矮星的轨道上形成第二代行星，如果复活行星的质量足够大，它们将被LISA和其他未来的引力波信号探测设备探测到。

如果系统中再增加一颗白矮星，那么这个星球的命运将变得不那么确定。科学家已经观察到这颗行星的残骸至少围绕着一个双白矮星系统，这至少表明这颗行星可以存在于围绕着双白矮星的轨道上。

然而，在LISA发射之前，科学家们无法确定双白矮星系统周围是否有行星，是少数情况还是普通情况，或者是两者之间的情况。然而，如果这种情况真的存在，LISA的发现将有助于科学家们改进他们对太阳系诞生和死亡的模型，我们将见证一个之前未知状态的行星进化阶段。如果这种情况不存在，它也会向研究行星系统进化的科学家发送许多重要信息。

然而，如果科学家真的发现了双白矮星系统周围的行星，那就像是《银河系漫游指南》中情节的复制品。在这部小说(电影)中，有一颗名为麦格拉西亚的行星，它围绕着两颗分别名为苏利亚尼斯和拉姆的恒星运行。作者在书中描述了这两颗恒星发出的光是白色的，可能是两个白矮星。

引力波可能不是生命、宇宙和所有事物的最终答案。但最终，它可能会帮助我们找到麦格拉西亚行星。

原标题“探测未来的空间引力波:寻找白矮星双星周围的奇怪行星”

1919年12月29日，日食实验证明爱因斯坦的理论是正确的。许多天文学家观察到，日蚀表明，接近太阳的光的曲率与爱因斯坦预测的完全相同。那么，为什么重力会导致空间弯曲？

对1919年日全食的观测证实了重力造成的空间弯曲。

引力是牛顿的伟大发现之一。万有引力定律表明，任何两个物体都会相互吸引。重力的方向沿着两个物体之间的线。重力的大小与两个物体质量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比。比例因子被称为牛顿引力常数或万有引力常数。

牛顿没有告诉我们重力的深层起源是什么，也就是说，牛顿认为重力是基本的相互作用力。我们认为这并不奇怪。例如，电磁力就是电磁力，不能被简化为更基本的力。万有引力定律非常强大。它可以解释所有被地球吸引的物体的运动和天体的运动，例如地球如何绕太阳椭圆运动，月亮如何绕地球椭圆运动。它还可以解释潮汐现象以及银河系和星系团的结构和起源。

在牛顿和爱因斯坦之间的250年里，几乎没有人怀疑万有引力定律，也没有人想修改这个理论。那么，爱因斯坦为什么要修改万有引力定律呢？他发现什么现象是万有引力定律无法解释的？还是有天体运动定律突然偏离万有引力定律？还是爱因斯坦认为万有引力定律背后有更深层次的物理原因？

有两个动机促使爱因斯坦发现了新的万有引力理论。首先，他的狭义相对论在某种意义上是麦克斯韦电磁理论所要求的运动学。爱因斯坦关于狭义相对论的第一篇论文的题目是“运动物体的电动力学”。他想知道不同惯性系统中电磁运动方程之间的关系。他发现在狭义相对论中，麦克斯韦方程在不同的惯性系统中有完全相同的数学形式。当然，光速本身也是麦克斯韦方程的结论之一，所以光速不会改变。因此，伽利略的相对论对于麦克斯韦方程是正确的。当爱因斯坦把目光转向重力时，问题出现了。牛顿的万有引力是一种瞬时力，万有引力定律并不满足狭义相对论中伽利略的相对论原理。这样，牛顿定律必须被修正。

第二个动机是，为什么惯性质量与重力质量有关？这两种物质的起源完全不同。在狭义相对论中，惯性质量相当于能量，而引力质量是由牛顿引入来表达万有引力定律的，不一定是惯性质量。

爱因斯坦认为，要把引力和狭义相对论结合起来，惯性原则不可避免地要得到推广。他花了几年没有找到出路。终于有一天，他兴奋地认为解决这个问题的关键是惯性质量和重力质量相等。

为什么这个简单的想法是解决问题的关键？这是因为如果引力质量和惯性质量完全相等，那么我们将会看到，在时间和空间中的某一点附近，所有质点的加速度都是相同的。如果我们作为观察者也有这样的加速度，那么根据我们自己的参照系，所有的粒子都没有加速度，这不是一个局部惯性系统吗？在我的自由落体惯性系统中，所有的物理定律都和惯性系统中的完全一样。因此，我可以完整地写下惯性系统中的物理定律。然后，在一个抵抗重力且不会自由下落的坐标系中，物理定律可以通过在一个自由下落的惯性系统中“平移”物理定律来获得。

对1919年日全食的观测证实了重力造成的空间弯曲。

由此，爱因斯坦想到了弯曲几何的类比。取任意曲面，如球面。在曲面上的一点附近，曲面近似平坦。“近”范围越小，几何图形就越平坦。整个曲面的几何形状由无数扁平的几何形状拼凑而成。它有点像足球。每个缝制足球的五边形和六边形看起来并不那么弯曲。如果这些小皮革被做得更小，它们会更平。现在，在引力场中，由于每个时空点附近都有局部惯性框架，我们可以将无数的局部惯性框架“缝合”成一个弯曲的时空。

惯性系统的确是扁平的，因为根据爱因斯坦的观点，惯性系统中最重要的不再是空间距离，而是“时空距离”。这个时空距离有一些绝对的意义。如果我们从一个惯性系统切换到另一个以相对恒定的速度运动的惯性系统，这个“时空距离”将不会改变，但空间距离不再具有绝对意义。因此，爱因斯坦将弯曲空间扩展到弯曲时空，他的场方程告诉我们时空的曲率与能量和动量有关。

我们很容易想象曲面，因为我们可以直接观察球面、圆环面等。在三维空间中。当然，在数学理论中，数学家可以完全摆脱三维空间来研究曲面。只要给定曲面上的长度测量，曲面的属性就被确定。类似于二维曲面，我们可以想象三维曲面空间，而不用将三维曲面空间放入四维空间或更高维空间。对于一个几何能力稍好的学生来说，弯曲的空间不难想象。最后，你如何想象一个弯曲的时间空间？弯曲时间仍然很容易想象，也就是说，在不同的空间点，时钟以不同的速度移动。爱因斯坦的弯曲时空是现代万有引力理论。

面对无数次为他们创造奇迹的物理学家，广大的科学爱好者愿意分享他们的快乐，渴望理解他们的情感。那么，什么是引力波？为什么很难发现它？确认引力波的存在对我们人类有什么意义？

据说欧洲曾经有一群极端的动物保护组织，反对人们把金鱼养在圆形鱼缸里。他们的理由是圆形鱼缸里的鱼所看到的世界是一个扭曲的世界，而不是一个真实的世界。后来，一位物理学家指出，“你怎么知道你不是在一个更大的鱼缸里看世界？你怎么知道鱼缸里不会有一个“物理学家”，他能发现他生活的世界和现实世界的不同，从而纠正他所看到的世界？”

有趣的是，在1915年，爱因斯坦发表了一篇关于“引力理论”的文章，用几何语言描述了引力和质量之间的关系，并发现引力只是等同于空间张量坐标的扭曲。这种在数学上完全可行的理论推导，在现实物理中很难被人们理解。人们惊讶地发现，我们生活在一个扭曲的空间里，所有材料的质量是造成这种扭曲的原因。

如果广义相对论是正确的，质量的存在会扭曲空间，那么从理论上讲，质量的任何加速都会引起空间的震动。事实证明，我们的空间从来就不是一个坚硬而坚固的理想刚体。它就像水面，不时有波浪。太空深处的天体运动激起了太空中的波浪，并将它们传递给我们。这就是所谓的引力波。

观念的改变是困难的，人们很难说服自己，他们只是鱼缸里的一条鱼，他们眼中的世界是一个扭曲的世界。尽管数学推导无懈可击，但实验科学家最难说服。除非有充分和准确的实验证据，否则他们不相信任何书面推论。从那以后，几代实验物理学家开始寻找广义相对论的各种证据。水星的近日点进动、光线弯曲和光谱重力红移都在科学史上扮演了重要角色。然而，引力波的测量具有很高的精度要求，并且需要投入大量的人力和物力，而这是人类无法直接和准确检测到的。

根据理论计算，这个空间的膨胀比比短纤维丝的膨胀比短。然而，我们应该用什么样的尺子来测量这样小的距离变化呢？众所周知，任何物质本身的膨胀和收缩都远远大于这种空间抖动的规模。幸运的是，科学家发现了一种合适的尺子——激光。两束远在几公里之内的激光束在极小的距离移动时会发出干涉条纹，这是探测引力波的最佳标尺。

最后，正是有了这把尺子，科学家们花了一个世纪的努力，再次为人类理解物质世界找到了一个可信的实验基础。

2016年初的北京，一股强烈的寒潮从西伯利亚袭来，空气变得有点冷。

1月11日，中国科学院院士、中国科学院大学副校长、中国科学院卡夫瑞理论物理研究所所长吴月良院士发表了一篇以“引力量子场论”为主题的“物理学评论d”论文。

这篇文章似乎是寒夜里的暖流，温暖了整个冰冻的学术界，在学术界和新闻界引起了一场狂热的骚动。吴月良不仅在中国理论物理学界有着特殊的地位，而且因为“引力量子场论”被学术界公认为终极问题，因为解决这个问题可以让我们知道为什么早期宇宙开始了大爆炸之旅。这就是所谓的“先推”问题，没有人能拒绝它的神秘魅力。

那么，本文讨论的“引力量子场论”到底是什么？物理学的本质是什么？带着一系列的疑问，小蝌蚪君独家采访了吴月良。

吴月良院士(蝌蚪君/照片)

20年前:1996年回国后，他开始与周院士共同研究大统一理论。

吴月良说，1996年从国外回来后，他开始做他认为重要的事情，很少跟随研究的潮流。1997年，吴岳亮和他的导师周·先生在《中国科学》上发表了一篇题为“所有基本力量的可能的大统一模型”的论文。这是他们最早提出引力量子理论的想法。

小蝌蚪君:“你当时发的文章包括重力吗？”

吴月良:“是的，当时我回家的主要原因是我想开始解决重力问题。在此之前，我做了一些轻子，夸克和CP破坏的工作。回家后，我主要想做引力的量子理论。”

小蝌蚪君:“我们来谈谈你和周院士当时的大一统理论。当时，除引力之外的三种力的统一理论基本上已经存在，如温伯格、葛兰素史克和萨拉姆的弱电统一理论和粒子物理的标准模型

吴月亮:“是的，但是我们需要找出电子的质量，所有夸克的质量以及这些质量之间的关系。”

小蝌蚪君:“基本粒子的质量是一个自由参数，理论无法预测。”

吴月良:“是的，但是通过我们的超对称大统一模型，我们输入大约5个参数，可以给出10多个基本关系。这些关系可以预测这些粒子的质量，其中一些与实验符合得很好。”

由于20年前研究大统一模型的经历，吴月良在心中种下了一个量子引力的梦想。尽管1998年16万光年外超新星中微子的发现以及日本小柴昌俊等人发现的中微子振荡吸引了吴月良对中微子物理的关注，但重力量子化(即大统一理论)的梦想一直隐藏在吴月良的心中。

也许吴月良20年后的作品可以被看作是“不要忘记你的主动精神，从而达到你的最终目标”的结果。

改变方式:从弯曲时空到平坦时空

吴月良告诉小蝌蚪君，他第一次回家时在《中国科学》杂志上发表的论文是他开始做重力量子化的第一篇论文。但在那篇论文中，吴月良仍然没有跳出传统的思维陷阱——也就是爱因斯坦所说的“重力是弯曲时空的表现”。因此，当时的文章仍然是在弯曲时空中完成的，所以重力的量子化部分不是特别成功。

因此，从1996年回国开始，近20年后，吴月良在2016年《物理评论D》发表的这篇文章中，开始进行重大的技术调整:重力不再像爱因斯坦那样被视为弯曲时空的表现形式，而是作为量子场直接引入平面时空，提出了双框架四维时空，即整个平面坐标时空和局部平面重力场时空。这一技术路线的选择使他“超越了爱因斯坦提供的技术路线”。

小蝌蚪君:“从弯曲时空回归到平坦时空是一种思想的转变，但据我所知，平坦时空中所有的引力量子理论都面临重组的困难。在你最近的文章中，你是如何解决这个问题的？”

吴月良:“重整化的问题不一定是分歧的问题。有时有限的物理量也需要重整化。如果重正化出现无限发散，我们必须首先对它进行归一化，这样无限发散积分才能被很好地定义并具有物理意义。多年来，我发展了一套正则化方案，我称之为圆归一化方法，它不同于量子场论中的维数归一化方案。用我的归一化方法，可以克服无限发散的问题。考虑到尺度不变引力量子场论中有一个基本的质量尺度，它可以用来解决引力量子化中的重正化问题

小蝌蚪君:“你选择平面时空来量化重力还有其他原因吗？”

吴月亮:“时空是平的，那么能量守恒定律和动量守恒定律仍然存在。如果时空是弯曲的，那么这些守恒定律就不存在。”

思想核心:以洛伦兹群为范数群建立新引力范数理论

吴月良认为，随着20世纪物理学的发展，以杨振宁为代表的物理学家建立的规范对称性决定相互作用的思想是主流的物理思想。例如，电磁力对应于U(1)对称性，弱力几乎对应于SU(2)对称性，强力对应于SU(3)对称性。根据规范场论的这一套观点，吴月良还将引力对应于一组对称的场空间。这个群与洛伦兹群SO(1，3)同构(蝌蚪君注:洛伦兹群本身体现了狭义相对论的本质)。然而，由于洛伦兹群是一个空间和时间的对称群，吴月良用SP(1，3)来描述引力场空间的对称群，将整体平面坐标空间和时间的对称性与局部平面引力场空间和时间的对称性区分开来，这是吴月良近期论文的思想核心。

小蝌蚪君:“对SP(1，3)场空间的对称性有普遍的解释吗？”

吴月亮:“看，描述电子的方程是狄拉克方程。这个方程的解有4个分量，这是一个4分量旋量。这个四分量自旋显示了SP(1，3)场空间的对称性。”

小蝌蚪君:“在你的理论中，引力场在SP(1，3)的场空间中也有内在的对称性。”

吴月亮:“是的。在我的理论中，狄拉克方程中的场实际上是扩展的。狄拉克方程最初被解释为电子、正电子和自旋，这实际上反映了场空间中的SP(1，3)对称性。然而，SP(1，3)对称性可以有更多的含义。事实上，电磁力、弱力、强力和引力都是代表空间的对称群的矢量。”

从云到地:回到爱因斯坦引力场方程

吴月良用规范场理论的方法构造和量化了传统的引力理论。这个结果可以处理黑洞问题并解释宇宙的起源。然而，这个过程的数学运算相当复杂。当整个理论对称地局部化时，将会产生一些新的场。当对称性被打破时，会产生一些新的场。当规范被固定时，一个新的领域将被创造出来——根据吴月良院士的说法，这个领域是每个人都梦想的引力场，而且它也反映了引力场的基本性质(坐标系统变换下的广义协方差，但是这个性质隐藏在吴月良的理论中，它是一个隐藏的对称性)。

小蝌蚪君:“你的论文中提到，你可以得到爱因斯坦的场方程，就像从云中飞回地面一样。你的场方程和爱因斯坦最初的引力场方程完全一样吗？你的理论如何回到爱因斯坦的引力方程？”

吴月亮:“我们当然可以回到爱因斯坦的引力方程，但是我的理论也考虑到了引力场本身的能量动量张量。在低能近似下，我把引力场的能量动量张量和物质场的能量动量张量相加，总的结果等于零——你可以把物质场的项移到方程的右边，你可以看到这实际上是爱因斯坦的引力场方程。因此，我可以说爱因斯坦的引力方程是我理论的低能近似。当然，我的理论比爱因斯坦的高能引力方程有更多的东西，比如自旋和自旋之间的相互作用。”

黑洞的应用:霍金和其他人一直争论的黑洞信息问题本身就是一个伪命题

小蝌蚪君:“你在一个平坦的空间和时间上做重力，你将不可避免地遇到一个问题，那就是，如何处理黑洞附近的物理过程？我们都知道黑洞附近的时空是弯曲的。”

吴月亮:“我已经和蔡荣根的研究人员多次讨论过黑洞的问题。我说当你做相对论时，你觉得这个黑洞怎么样？相对论中的黑洞解是一个数学解，没有考虑真实物质场之间的相互作用以及这些物质如何导致黑洞的形成。”

吴岳亮对黑洞的一些基本问题有自己独特的看法。他认为传统的史瓦西黑洞、克尔黑洞等等只是真空爱因斯坦场方程的精确解。因为它是真空解决方案，所以不考虑存在真实物质时的物理现象。

吴月亮:“到目前为止获得的黑洞解是由引力场本身引起的时空效应，与你的物质无关。”

小蝌蚪君:“物质进入，它都在黑洞里面...物质信息进入黑洞，然后全部丢失。这是霍金关于黑洞信息的一些悖论。

吴月亮:“我不这么认为。我们可以比较强作用中的胶子。胶子本身有相互作用，所以它们可以形成胶球。引力子本身和它们自己之间也有类似的非线性相互作用，所以让我说黑洞是一个纯引力“引力球”或者类似的东西。没有考虑其他物质场和重力之间的耦合，也没有考虑物质和物质之间的相互作用。”

小蝌蚪君:“这是一个更物理的说法，但是我们通常认为物质是存在的，但是后来它被黑洞吸走了，信息丢失了。”

吴月亮:“你在问自己一个问题。你说你丢失了信息，然后你去找信息。我告诉过你，你的黑洞是真空溶液，没有物质。你现在为什么要去寻找物质的信息呢？”

吴月良认为，霍金等人一直在争论的黑洞信息问题本身就是一个错误的命题。

宇宙学的应用:标度不变性引入的标度场控制着宇宙的飞速发展

在任何完美的量子引力理论中，我们不仅需要解释黑洞问题，还需要解释宇宙学问题。吴月良也有自己的宇宙观。

在吴月良描述整个宇宙演化的拉普拉斯量中，可以看到许多项，每一项代表一个共同控制整个量子宇宙演化的场。其中，为保证理论标度的不变性而引入的标度场起着非常重要的作用。

小蝌蚪君:“我们知道量子宇宙学开始于大约10 -43次方秒的大爆炸，然后在10 -35次方秒发生强相互作用相变，然后在10 -30次方秒飞速上升，弱电流相变发生在10 -10次方秒。那么这些时间尺度是如何出现在你的理论中的呢？”

吴月良:“在我的理论中，有一个标度场需要保持标度不变，使理论无量纲化。你可以在普朗克尺度上取这个尺度场的值，然后在当前宇宙尺度上取一个值，然后你可以设置你所说的尺度场和时间尺度。但在开始时，我的理论没有这些特有的时间尺度，而是由对称性破缺引发的。”

因此，吴岳亮的理论可以很好地解释宇宙的起源。

采访结束后，吴月良院士与作者合影留念。

在前沿科学论坛上的演讲:超越爱因斯坦

在接受蝌蚪君专访的当天下午，吴月良在中国科学院理论物理研究所举办的前沿科学论坛上发表了演讲。演讲由中国物理学会引力与相对论天体物理学分会主席蔡荣根研究员主持。戴元本、朱中原、苏、黄朝光、朱建阳、凌毅、吴君宝等研究员(教授)也听取了吴院士精彩的报告。教授、博士后和博士生聚集在研讨会上，共有约200人。毫无疑问，广义相对论和量子理论的统一仍然是理论物理中的一个热门话题。

吴岳亮在演讲中说，他的研究工作确实超越了爱因斯坦的引力理论。

吴月良还告诉小蝌蚪君，在20年的研究中，他的目标是在中国的理论物理领域倡导一种“创新”的氛围，形成“百家争鸣”的局面。量子引力理论本身是一个极其困难的问题。小蝌蚪君相信吴月良院士为重力的量子化给出了一个新的路线图。基于此，可以给这一前沿领域的研究带来新的启示。

本文收集并撰写蝌蚪参谋张选

(感谢中国科学院吴保军教授的采访和帮助)

-小蝌蚪君提醒，对吴月良院士的“引力量子场论”感兴趣的读者可以在这里盖章下载关于arxiv的论文的pdf版本-

根据国外媒体的报道，我们经常说某人“脚踏实地”或“一步一个脚印”。这些人通常没有“虚幻的想法”。这些词可以用来形容一个谦虚、冷静和务实的人，他的头脑里并不充满理想主义和不切实际的幻想。

但说实话，让我们真正“脚踏实地”的不是谦逊，而是重力。即使地球失去重力只有5秒钟，我们所知道的所有生命都将终结。

重力可以将不同的物体拉向彼此。物体的质量越大，重力越强。距离越短，吸引力越强。地球显然质量很大，离我们很近。正是因为重力，我们可以在地面上行走，像羽毛和书籍这样的物体可以落到地面上。

而且太阳比地球大得多，可以容纳一百万个地球。在太阳的引力下，像地球这样的行星不会停止围绕这颗炽热的恒星旋转。

没有重力，人类和其他物体会减肥。你看过电影中宇航员漂浮在空中吗？他们能在月球表面跳三英尺高的原因是月球比地球小得多，所以重力比地球小得多。漂浮在宇宙飞船上的宇航员也是如此:他们离地球越远，地球对他们的吸引力就越小，固定在宇宙飞船地板上的引力就越小。

但是如果地球的引力突然消失，我们就不会漂浮起来。相反，人类和所有质量的物体将会变成快速滚动的“杂草”。因为地球的旋转不会停止，连接地表物体和地球的纽带被切断了。

失去重力后，空气、水和大气无法留在地球表面，造成灾难性后果。由于气压的突然消失，每个人的内耳都会瞬间爆裂。想想飞行和潜水时耳膜的挤压感，这种感觉会更强更快。没有空气的“粘合剂”，混凝土结构将会倒塌。

失去氧原子的水分子会怎么样？水分子会变成氢，所以每个活细胞都会在瞬间爆炸。虽然整个过程只需要五秒钟，但当重力恢复正常时，没有人能用自己的眼睛看到它。

木星是一个气态巨行星，同时也是太阳系八大行星中体积最大的行星。长久以来，科学家就一直对这一气态行星进行不断的探索。而如今科学家又有了新发现。目前，科学家最新研究表明，CB球粒陨石的形成可能与木星早期引力作用有关。

据外媒报道，长期以来，科学家猜测木星在形成当前轨道位置之前曾有不同的运行轨道，当前轨道距离太阳大约5个天文单位，但是木星轨道的形成和迁移时间令科学家们迷惑不解。目前，一种叫做“CB球粒陨石”的罕见陨石类型揭晓了木星早期的一个秘密，在太阳系木星形成之后500万年，这颗行星距离小行星带非常近。CB球粒陨石被认为形成于早期太阳系的小行星带，当时小行星带中的天体彼此高速碰撞。

最新计算机模拟实验显示，木星引力将对于小行星碰撞形成CB球粒陨石提供理想条件。研究负责人、美国布朗大学行星科学家布兰登-约翰逊称，我们研究显示木星引力将搅拌小行星带，产生形成CB球粒陨石的高碰撞速度，这些陨石代表了太阳系首次受木星引力影响的天文现象。

球粒陨石是由熔融物构成的微小球体，虽然球粒陨石非常普遍，但是CB球粒陨石却是非常罕见的，CB球粒陨石的形成时期可追溯至木星形成之后500万年的一个短暂时期。研究人员解释称，CB球粒陨石包含着直接从汽化铁浓缩的金属颗粒，汽化铁的过程需要高速碰撞，这需要碰撞小行星每秒以20公里的速度发生碰撞，这才能导致金属铁汽化，但是传统计算机模拟显示，CB球粒陨石形成的早期太阳系，小行星带中小行星运行速度大约是每秒12公里。

科学家最新模拟实验显示，太阳系外侧形成的行星伴随着密集大气层增积合生，将改变行星质量分布，导致行星轨道迁移，并朝向太阳方向运行。木星的存在将提升小行星带天体高速碰撞速度，小行星运行速度显著加快，其碰撞过程很容易汽化金属铁，形成CB球粒陨石。

月球是离地球最近的天体，也是地球的唯一卫星，它与地球形影相随，关系密切。我们都知道月球对地球具有引潮力的作用，但是近来研究结果显示大地震或与月球引力有某些联系。

据日媒报道，日前，东京大学教授井出哲等的科研小组表示，造成潮水涨落的月球引力作用较强时容易发生像东日本大地震一样的巨大地震。

像造成海洋水位变化一样，月球引力也会让地面压力产生变化。尽管该变化与通过地震释放的能量相比是非常小的，但研究成果显示有可能触发大地震。该小组指出：“在引力较大的日子，小块岩石的破碎可能容易演变成大地震。”

过去也有研究指出地震与月球引力有关，但此次研究的特点在于使用了超过1万次的地震数据并对地震前开始的变化进行了详细调查。

科研小组分析了以大约15天为变化周期、引起潮水涨落的引力在地震前一天如何作用于震源附近。结果发现，包括2004年苏门答腊大地震和2011年东日本大地震在内，里氏8.2级以上的12次巨大地震中有9次发生在15天周期中引力特别强的日子。

目前，有关于这项工作的研究报告已发表在近期的英国科学杂志《自然——地球科学》上。

美国哈佛一史密森天体物理学中心等机构组成的联合研究团队于3月18日（北京时间）宣布了人类科学一项重大突破：发现了宇宙原初引力波存在的直接证据，其成为宇宙暴涨理论的第一个最有力验证。该研究成果同时有望揭示宇宙诞生之谜

原初引力波由爱因斯坦于1916年发表的广义相对论中提出，可以帮助科学家们追溯到宇宙创生之初一段极其短暂的急剧膨胀时期，即所谓“暴涨"，而宇宙暴涨理论能够解释宇宙大爆炸理论所不能解释的一些难题。但引力波始终未被人类直接探测到，所有的一切仅停留在理论推测阶段。

此次突破性成果来自于B ℃(l)2望远镜对宇宙微波背景辐射，即宇宙大爆炸残留下的暗淡光晕的观测。这些微小波动为研究早期宇宙提供了线索，例如显示出宇宙哪些部分更密集并最终会凝聚成星系和星系群。

由于宇宙微波背景辐射是光的一种形式，具有光的所有属性，包括极化（或偏振）。在太空中，宇宙微波背景辐射被原子和电子散射，并被极化，具有偏振性。引力波挤压其经过途中的空间，在宇宙微波背景辐射中产生一个不同的模式。此次研究人员寻找的则是一种叫做B模式的特殊偏振模式，其在宇宙中古老光的偏振方向中代表一个扭曲或卷曲的格局，特点是形成旋涡。这种模式被认为只能是暴涨产生的引力波创造的

据物理学家组织网报道，研究人员在适合观测宇宙大爆炸微弱余波的南极，发现了比预期中要强烈得多的一个B模式极化信号。原以为那是由银河系的尘埃所致，但数据表明极不可能，为了避免失误，研究小组用了三年多的时间检验这些数据，排除了其他可能的来源。

该项目带头人、哈佛一史密森天体物理学中心约翰，科瓦奇说：“在当今宇宙学中，检测这个信号正是最重要的目标之一佛大学理论家阿维．勒布则评价道：“这项工作提供了新的见解回答一些最基本的问题：我们为什么存在？宇宙是如何诞生？该结果不仅是宇宙膨胀的一个确凿证据，还表明当 讠仑宇宙发生膨胀时，其过程所蕴含的力量。

好奇心让人类蹲守最寒冷的大陆，解答最古老的谜题。宇宙微波背景辐射是遍布空间的低能量，也是开辟鸿蒙的唯一“影像资料"，发现它已经很不容易。此次科学家等于是在无比模糊和扭曲的大背景中抠出一个小瑕疵。命运垂青，现有技术就足够让我们聚焦于细节，做出结论，几十年来的疑虑终于消失。值得一提的是，尽管重大成果已是咫尺之遥，科学家仍用了三年去“验算"，我们要称颂这份耐心和严谨

浏压

据物理学家组织网近日报道，欧洲航天局（ESA）近日称，将于2017年发射接近太阳的无人探测器(Solar Orbiter)会使用史前人类涂饰洞穴壁上的一种颜料，即黑色磷酸钙作为防辐抗热涂料，犹如防晒霜可以这种

涂料来源于烧焦兽骨的木炭，其与 3万年前法国南部的原始人类用于涂绘肖维岩洞的颜料成分相同。而在日常生活中，从生产化肥、净化白糖，以及从水中过滤重金属等，这种兽骨焦炭经常被应用。

据欧洲航天局介绍，太阳轨道探测器将深人到靠近太阳 4200万公里处，这个位置的温度高达520摄氏度。为了不至于被瞬时焚毁，该探测器的外面须配有多层钛金属防热罩，

而且在完成整个任务的过程中，防热罩涂料的颜色必须保持不变。因为一旦防热罩的“热光学"属性改变，也就是吸收或反射太阳辐射的性质有所变化，那么，这个探测器就会脆弱地被“蒸熟"

欧洲航天局指出，兽骨焦炭可以作为解决这一难题不错的选择。研究人员已将这种涂料暴露在阳光和紫外线的辐射下进行了测试，发现其墨黑的颜色极为稳定，故将其作为太阳轨道探测器的防热罩涂料，可以有效避免高温。

《地心引力》由阿方索·卡隆执导，桑德拉·布洛克和乔治·克鲁尼主演。剧本由导演阿方索·卡隆与儿子乔纳斯·卡隆共同撰写。影片于2014年3月3日获得第86届奥斯卡最佳导演、最佳剪辑、最佳摄影、最佳视觉效果、最佳音响效果、最佳音效剪辑以及最佳配乐奖七项大奖。

影片讲述了一个在探索者号航天飞机上的两名男宇航员和一个女宇航员出舱进行哈勃望远镜维修时，遭遇太空碎片袭击导致飞船发生严重事故后在太空中发生的故事。由于其他同行全部丧生，所以这部在太空领域内的“密闭空间”式电影人物极少，影片后半部分几乎只有桑德拉·布洛克主演的女主角一人，她将面对的是残酷的宇宙环境的人类内心中无限的孤独和恐惧。

地心引力主演:桑德拉·布洛克，乔治·克鲁尼，艾德·哈里斯 ，奥托·伊格内修森，法尔杜特·夏尔马，艾米·沃伦，巴舍尔·萨维奇主演:桑德拉·布洛克，乔治·克鲁尼，艾德·哈里斯 ，奥托·伊格内修森，法尔杜特·夏尔马，艾米·沃伦，巴舍尔·萨维奇

地心引力剧情介绍：美国宇航员马特·库沃斯基（乔治·克鲁尼饰）和女博士莱恩·斯通（桑德拉·布洛克饰）搭乘“探索者”号航天飞机执行STS-151任务，修复哈勃太空望远镜。出舱执行修复工作期间，俄罗斯发射导弹击毁其一颗废弃间谍卫星，爆炸产生的碎片击毁大量航天器并冲向“探索者”号，将其与哈勃望远镜一同撞毁。除了出舱的两人，其他航天员全部丧命。库沃斯基与斯通搜索回宇航员的尸体，转而前往国际空间站，打算使用那里的俄罗斯“联盟”飞船撤离。在靠近国际空间站时，二人撞上空间站的太阳能电池板并失控，仅靠一根缠住斯通脚部的绳索与空间站相连。库沃斯基解开自己的拦截索以保斯通得救，后者驾驶“联盟”飞船开向中国天宫空间站，期间的各种故障让她近乎绝望。但凭借着濒死前看到库沃斯基的幻象，她振作起来，找到方法登上了中国天宫空间站，并最终驾驶神舟飞船返回地球

地心引力观后感

太空，是那样令人神往的玄妙的世界。当我们眼前呈现一个近乎真实的画面：所有的东西悬浮在失重之下，周围是浩瀚美丽的星空，远处巨大的蓝色星球缓慢地旋转，海洋、大陆、大气层清晰地展现在我们面前，我们已近乎迷离，似乎超越现实已然来到这个让人怦然心跳的空间，等待着那惊心动魄的一幕幕的发生。

这是电影《地心引力》带给我的最初印象。空间站之外，有三位身着宇航服的宇航员，他们在为完成共同的太空任务——修理哈勃望远镜而忙碌着，每一个转身、每一步前行，每一个细微的动作都要克服失重的影响，像极了水中漫步，那是人们所向往的另一个世界。正当宇航员们各司其职时，上级传达重要指示，卫星碎片即将与他们相遇，那将是毁灭性的打击。宇航员马特帮助瑞恩迅速调整手边的机器，就在这一瞬，碎片像子弹一样由远及近飞来，所到之处太阳能板、空间站附件被击得粉碎，当碎片和宇航员擦肩而过时，他们本能地到处躲藏，由于身体无法迅速调整动作，一系列碰撞接连发生。那是巨大的撞击声，女宇航员瑞恩的惊叫声，卫星碎片呼啸而过的声音交集的混乱，是让人紧张焦灼的一幕。瑞恩博士被巨大的冲击击中了，她被极速翻转弹射出去，瞬间就与空间站拉开了距离，当她控制住意识，遥看那远处的蓝色星球时，那星球正在做着与她自己先前同样的翻转，而她自身既没有动力，氧气也所剩无几，只有因极度恐惧而产生的喘息声与之相伴，该怎么办？这时系着安全带的宇航员马特从远处飞到她身边，“你要像抱住情人一样抱住我，就这样”，在马特耐心的兄长般的安慰与指导下，瑞恩博士逐渐脱离困境。

当一切恢复平静时，宇航员马特和瑞恩博士回到空间站查看里面的情况，结果他们看到的是伙伴倒挂的尸体、被损坏的工作站器材，里面一片狼藉，除了马特和瑞恩博士，其它任务执行人员全部遇难，空气中到处弥漫着恐惧和无助的气息。马特不得不带着瑞恩博士到国际空间站寻求生路，而此时瑞恩博士发现自己的氧气已只剩下 10％ ，那是一个可怕的数字，一个随时可能夺去她生命的数字。

在马特的牵引下，瑞恩与之在太空中缓慢的前移，除了眼前那个蓝色的星球，除了自己的喘息声，她什么也看不见，听不见，也感受不到，她不知道等待她的将是什么，这时，传来马特缓慢而又祥和的声音：“你还有什么亲人？你家在哪？你先生在等着你吗？想一想，有什么人在仰望星空，等待着你回家？” 瑞恩起初并不想回答他的问题，她的整个身心被巨大的恐惧笼罩着，但她逐渐开始思考这些问题，就像跟随马特的牵引一样，因为她知道在这茫茫宇宙，在这一刻，马特是唯一能帮助她的人，她想起了她湖畔的家，想起了自己年仅四岁死于意外的小女儿，曼得拉沉稳凝重的声音像一剂良药，使她渐渐恢复了平静。

氧气指数仍在下降，马特释放了最后的燃料，动力将他们推进到空间站附近，失重状态下难以保持平衡，又是一阵撞击，瑞恩濒临险境，空间站上的绳索拽住了她的一条腿，她手里握着牵引绳，绳子的另一端是马特，这是影片十分令人感动和难忘的一刻，只要他们相互一用力，缠绕在瑞恩腿上的绳子就会在拉力作用下脱落，他们两个就会永远留在太空。在这千钧一发之际，一个镇定而又凝重的声音传来，“放手，瑞恩，放手”放手，是的，放手，这的确是解决问题的唯一途径，只有这样瑞恩才有生还的希望，然而，面对这样一个朴实的志同道合的朋友，面对给自己无数次机会与帮助的救命恩人，她又怎能放手呢？他们对视着，一秒，两秒，空气仿佛已经凝结，虽然瑞恩一再恳求，马特一边的绳子还是一点一点缓慢地松开了，他以松手瞬间的姿态定格在空中，缓缓远离，那是马特义无反顾的远离，也是他一生一世的远离，而这一切竟是他在短短几秒钟做出的决定，没有绝望的泪水，没有痛苦和呻吟，甚至不带任何遗憾，他渐渐离开瑞恩，离开空间站，离开他所熟悉的一切。在生命的最后时刻，他还不忘沉着指挥瑞恩返回空间站，寻找入口。在二氧化碳报警时，提醒她宇航服里还有空气，在瑞恩意识逐渐模糊之时，鼓励她坚持下去，提醒她有一个男人的名字“瑞恩”。嘱咐她要寻找下一个目的地——天宫，驾驶中国的神舟返回地球。

当一切在马特的指挥下井井有条地进行时，瑞恩发现她已和上级失去了联系，最后她通过短波联系到地面上一个陌生男人，那个男人身边有一条狗，还有他的孩子，一个婴儿，那个男人一直在笑，他没有听到瑞恩说的话，他并不关心瑞恩，尽管这时瑞恩在太空中经历着生死考验。同时，再也听不到马特的声音，极度虚弱、悲伤、无望的瑞恩打算放弃这一切。她静静地坐在机舱里等待死神的降临，突然马特从舱外闯了进来，他兴奋地坐到瑞恩身边，请她喝白兰地，并且责问瑞恩，她是想回到地球，还是坐以待毙，在他们对视的刹那，瑞恩突然清醒过来，原来是自己的幻觉。马特的“造访”使瑞恩意识到，自己的寻求死亡是多么自私的行为，她要活着回去，她要还世界一个奇迹，这是拿众多伙伴的生命换来的奇迹。

最后，瑞恩历经周折终于驾驶神舟返回了地球，降落伞打开，机舱坠落在湖水中，瑞恩奋力游到岸边，她匍匐在地，前胸和脸部紧贴着岸边的土地，手深深地探进沙土中，用力抓起一把又慢慢松开，终于回来了，又见到你了，我的地球母亲！在瑞恩站起来的刹那，她的身材显得那样高大伟岸，她仰着脸，对着天空，贪婪地吸吮着空气，我想，她此时的表情一定是自豪的，骄傲的，无憾的……

引力波暴高能电磁对应体全天监测器在轨运行艺术图。

12月10日4时14分，西昌卫星发射中心，长征十号运载火箭搭载“引力波暴高能电磁对应体全天监测器”（GECAM）成功发射并将其送入预定轨道。

该卫星载荷总师李新乔介绍，GECAM将是几年之内在轨运行的伽马暴探测灵敏度最高的天文卫星，也是对磁星暴发、快速射电暴、地球伽马闪等暴发事件综合探测能力最强的卫星。它将对引力波伽马暴、快速射电暴高能辐射、特殊伽马暴和磁星暴发等高能天体暴发现象进行全天监测，研究中子星、黑洞等致密天体及其并合过程。此外，GECAM还将探测太阳耀斑、地球伽马闪和地球电子束等空间高能辐射现象，为进一步揭示其物理机制提供科学观测数据。

引力波伽马暴是GECAM最重要的科学探测目标。对于引力波的探测，地面设备的空间定位精度不高。因此，科学家需要一台能够以较高精度及时给出引力波暴发方位的卫星——GECAM应运而生。

李新乔介绍：“GECAM可以对和引力波伽马暴几乎同时发生的同源伽马暴的能谱和光变，进行连续高精度观测，同时可以给出精度较高的引力波事件的方位信息，把地面引力波探测设备定位的几十到上百平方度范围缩小。这将有助于空间及地面其他波段的观测设备更好地确定其对应天体源，并开展后续观测。”

时间在时空中是如何流逝的呢？到 1911 年的时候，爱因斯坦就已经认识到，引力场越强，钟也就会走得越慢：钟离一个大质量天体例如太阳（或是一个超密天体比如黑洞，这样的效应更强）越近，比起另一个放置得很远的钟来，它就走得越慢。这个结论是由整个广义相对论得出的，称为引力时间膨胀，它不同于我们在狭义相对论中遇到过的时间膨胀效应。

这就给出了对爱因斯坦的广义相对论的第三个检验。一个原子可以被当做一只非常简单的钟——它里面的电子以极其准确的频率绕着原子核旋转，原子钟就是利用了这一自然现象。这就为科学家们提供了一个

极妙的机会，通过一次实验就可以确定，全宇宙中是不是有一个“普适时间”。然而，并不需要把原子钟送到太空中去，让它作高速运动，也不需要把它放到太阳的巨大引力场附近，去验证相对论——它们已经处在实验位置上了。按照爱因斯坦的预言，太阳上的原子（更正确地说，是离子，即带电荷的原子）中的电子，它们的振荡频率比起地球上的要稍微慢一些。振荡频率的变慢，可以在离子的辐射中显示出来，也就是辐射的波长会变长一些。这确实已经在实验中得到了验证。虽然这个效应对于太阳来说很小，但是对于白矮星来说，就变得很显著。白矮星的质量和太阳差不多，但是半径却小很多，因此它表面处的引力场比太阳要强许多倍。已经在地球上接收到从白矮星的离子发出的光，由于引力场的这个效应，光辐射已经明显地红化。我们把这称之为引力“红移”。

与此类似，甚至于对地球上不同的地点，这个效应都可以被探测到，虽然它很微小。例如，放在美国国家标准局的一只原子钟，它位于科罗拉多的布尔德，离海平面 1650 米处，比起放在英国皇家格林威治天文台的另一只同样的原子钟，其海拔仅为 25 米，前者每一年比后者要快五微秒（即五个百万分之一秒）。这是因为离地球中心越近，引力场也就越强。美国马里兰大学的阿雷（ Carroll Alley）所做的实验，直接地显示了引力时间膨胀。他在 1975 年冬天所做的一系列实验中，用了两组原子钟。有一次实验他把一组钟留在地面上，另一组放上飞机，并让飞机在切萨皮克湾上空 9000 米高度处飞行。运动引起的狭义相对论效应在实验结果中被扣除了，这就是我们前面提到过的有关双生子佯谬的效应。结果发现，飞机上的时间每小时比地面上要快几个十亿分之一秒，这和广义相对论的预测完全相符。

我们也可以想像在引力场中的双生子佯谬，它类似于狭义相对论的情况。如果双生子之一跑到非常致密的天体（例如白矮星或者中子星）上去生活，他的兄弟仍然舒适地呆在地球上，则随着时间的迁移，前者的年龄增长会比后者要慢许多。注意这里也是直截了当地假定了年龄是增长的；相对论既然对时间的两个方向不加区别，因而也可以同样认为，留在地球上的那一个更快地变得年轻。跟以前谈过的一样，年龄增长的现象，是与单向、不可逆转的时间有关的，爱因斯坦的理论对此并没有给出解释。