米尔纳演讲
今天运困体育就给我们广大朋友来聊聊米尔纳,希望能帮助到您找到想要的答案。
霍金:人类为什么要走进太空
最佳答案霍金开微博的事情,想必大家都知道了吧,目前粉丝以涨至近300万!
昨天,霍金更新微博,宣布启动“突破摄星”计划,研发“纳米飞行器”。以下是微博正文:
Greetings to everybody in China from NYC. At the One World Observatory in New York City, Yuri Milner and I launched a mission to the stars. Mark Zuckerberg lent his support by joining the board of our new initiative, Breakthrough Starshot.
Within the next generation, Breakthrough Starshot aims to develop a ‘nanocraft’ – a gram-scale robotic space probe – and use a light beam to push it to 20 percent of the speed of light. If we are successful, a flyby mission could reach Alpha Centauri about 20 years after launch, and send back images of any planets discovered in the system.
Albert Einstein once imagined riding on a light beam, and his thought experiment led him to the theory of special relativity. A little over a century later, we have the chance to attain a significant fraction of that speed: 100 million miles an hour. Only by going that fast can we reach the stars on the time-scale of a human life.
It is exciting to be involved in such an ambitious project, pushing the boundaries of ingenuity and engineering.
我在纽约向中国的各位问好!在纽约城的一号楼观景台,我和尤里·米尔纳启动了“突破摄星”计划 (Breakthrough Starshot),马克·扎克伯格也加入了该计划的董事会,为“突破摄星”助一臂之力。
在一代人的时间内,“突破摄星”旨在研发出一台“纳米飞行器” —— 一台质量为克级的自动化太空探测器—— 并且通过光束把它推动到五分之一的光速。如果我们成功的话,这个飞掠任务将会在发射后二十年左右到达半人马座阿尔发星,并发送回来在那个星系中发现的行星的图片。
爱因斯坦曾经幻想在宇宙中乘着一道光线飞驰,这个思想实验为他的狭义相对论奠定了基础。一个多世纪后,我们有机会可以达到光速的一小部分:一亿英里每小时。只有通过这么快的,我们才有希望在人类的时间尺度内到达那些恒星。
这个项目耗资巨大,雄心勃勃地希望探索人类创新和工程学的极限。能参与这样的项目,非常令人兴奋。
看完之后,不知道大家是否和我一样有疑问,人类为什么要进入宇宙、探索太空?
霍金下面的这篇演讲或许可以回答大家的疑问:
为什么我们要进入太空?为什么我们要花这么大的精力和金钱只为去获得几块月球岩石?有没有更好的理由去解释?
某种程度上,这样的情况很像是1492之前的欧洲,人们很可能会争议哥伦布的环球航行只是在浪费金钱,然而新大陆的发现使旧社会发生了深刻的变化。试想不是这样,我们可能就没有巨无霸或肯德基。
向宇宙探索将有更大的影响,它将全面改变人类的未来,又或许能确定我们是否有任何未来。
它不会解决任何地球上我们眼前的问题,但它会给我们一个新的视角使我们既向外看又向内看。而且这可能使我们团结起来面对共同的挑战。
这将是一项长期的战略,很长很长,可能会是几百甚至几千年。
我们已经把“漫游者”开上了火星,并将探测器降落在火星的卫星土卫六(泰坦)上。但如果考虑到人类的将来,我们必须要将我们自己送上去。
太空旅行并不便宜,但只占用世界资源中的一小部分。自从那次阿波罗着陆之后,美国宇航局的预算一直没有多大改变,但却从1970年占美国国内生产总值的0.3%开始下降,一直降到现在的0.12%。
即使我们人为地将国际预算增加20倍来更有效地进行太空旅行,这些花费也仅仅占了全世界生产总值的一小部分。
有人可能会指出应该用现有的钱来解决如今在地球上的问题。例如气候改变和环境污染,而不是把钱浪费在可能无果而终的对新星球的研究当中。我并没有否定解决气候变化、全球变暖的重要性,不过我们可以在做这些的同时,依然可以分出全球经济收入的1/400来进行宇宙探索,难道我们的未来不值得这1/400的付出吗?
……
当我们去到太空,我们会发现什么呢?地球之外存在着外星人还是说人类是孤独的呢?我们相信地球上的生命是自发性产生的,所以生命也有可能会出现在其他适合的星球上,而星系中存在大量这样的星球。
但我们却仍然不清楚生命是如何诞生的。在原始的海洋中,依靠原子的随机碰撞而形成如同DNA分子般复杂事物的可能性非常低,然而也有可能存在过一些能够聚合成DNA的更为简单的大分子,或是其他一些有能力完成自我繁殖的大分子。尽管在一个合适的星球上,生命诞生的几率也非常小,但宇宙是一个无限大的空间,生命总会在某个地方出现。但若可能性真的如此之低,那宇宙中两种独立衍生出来的生命会相隔着非常遥远的距离。
然而还有一种可能性被称为泛种论,泛种论猜想生命在行星之间散播或者经由流星携带至另一个恒星系统。我们知道地球曾经被来自火星的流星击中,有些甚至来自更加遥远的地方,我们目前仍没有证据可以证明这种理论。但这依旧是一种可能性。
泛种论中关于生命散播的一个重要特征就是与地球邻近的生命形态,也是会以DNA作为基础。
而相对的另外一种独立衍生的生命形态也以DNA为基础的可能性极其微小,所以遇到外星人的时候你要注意了你可能会感染到一些你无法抵抗的疾病。
关于生命形成的一个观察证据是我们所发现的源自35亿年前的化石,地球形成于46亿年前,在最初近5亿年处于极热阶段而无法形成生命。通过跟一个有100亿年寿命的类地行星的比较,生命在接下来温度下降的5亿年里形成是有可能的。
这表明无论是因为泛种论还是生命独立形成,可能性都是较高的。如果可能性不高,那至少需要100亿年才能形成生命,而如果是泛种论,太阳系或者附近恒星系统中的所有生命都会是以DNA作为基础。
当然在星系中的其他区域也可能会有原始生命,但却似乎没有出现任何高级智能动物。我们未曾发现外星人来访过的迹象,我并不完全相信UFO的报告,为什么他们总是以怪异的形态出现呢?
假若政府有意把这些报告隐瞒着,并自己保留起来用以对外星人的科学研究,那么到目前来说这似乎一项失败的政策。
此外,尽管有像SETI这样的广泛搜索地外文明的项目存在,我们仍没能接收到来自外星的电视节目信号,这可能表明,在地球周围的几百光年范围内没有外星文明处在我们人类的这种发展阶段,发布一种被外星人绑架的保险似乎是一个非常安全的赌注。
为什么我们至今还没收到来自外星人的消息?卡尔文的这幅漫画表达了这样一种观点,里面写道:“有时候我会在想宇宙中其它地方存在着外星人的一个确凿证据是他们没有尝试着来联系我们人类。”
严肃的说,有三种可能性可以解释这个问题。第一,在一个适合的星球上出现原始生命的可能性非常低。
第二,原始生命出现的可能性比较高,但生命进化出像我们人类这样的智力的可能性非常低。不能因为我们进化出了智力,就可以假定智力是达尔文提出的自然选择的必然结果。
目前尚不清楚智力会否为长期生存提供优势。即使我们所谓的智力招致了自我毁灭的恶果,细菌和昆虫会也会生存得很快乐。
这是第三种可能。生命出现并进化出智力,当他们的科技水平达到可以发送无线电信号时,他们也同时有能力制造核弹和其它的大规模杀伤性武器,也就使他们长期处于自我毁灭的危险中。
让我们希望这不会是我们这个问题的答案,我个人比较倾向于第二种可能性。原始生命相对来说比较普遍,但智能生命非常罕见。有些人会说也还没出现在地球上。离开地球后我们还能否存活很久吗?我们在国际空间站的经验表明人类离开地球后,数月内是可以存活的。
然而当遇上了零重力会引起一系列不良的生理反应和骨质弱化,同时也会带来液体和外星人等实际问题。
因此也就需要在某个行星或者月球上建造长期的人类基地。通过把基地安置在地表之下,我们可以减少热量的损失和抵御流星或宇宙射线。而当在与外星组成的社区中要维持地球的自身独立时,该行星或月球也可充当一些原材料的来源。
在太阳系中,哪些是人类可以殖民的地方呢?最明显的是月球,它靠近地球并相对容易到达,我们已经登陆过月表并驾车横越过。
但从另一方面看月球比较小,而且没有像地球那样的大气层或者电磁场可以偏移太阳辐射粒子,那里也没有液态水。不过在南北极的陨石坑里,有可能存在着冰,月球殖民地可以利用核能或太阳能来使它变成氧气的来源,月球可以成为我们探索太阳系中其它星球的基地。
很明显火星是下一个可选项,它与地球的距离相当于我们离太阳的一半,所以接收到的热量也减少了一半。火星曾经有过电磁场,但在4亿年前就已经衰变了,令火星暴露在太阳辐射之下。这也剥离了火星的大部分大气,现在只剩下相当于地球百分之一的气压。
然而火星上一些类似径流河床和干涸湖的地表说明火星在以前肯定有更高的大气压,但现在的火星不可能存在液态水了。
因为其在近真空的环境中会被蒸发,但这表明了火星曾有过一个可以让生命自然地或通过泛种论形成的温暖而湿润的时期。现在的火星上没有生命的迹象,但如果我们能找到火星曾经存在生命的证据,那将会证明在合适星球上进化出生命的可能性相当高。
自1964年的水手4号以来,NASA已经向火星发射了大量的航天器,并且通过一系列的人造卫星来进行调查。而最新的一颗是火星勘测轨道飞行器,这些人造卫星为我们展示了太阳系中的很多深谷和高山。
同时NASA也在火星表面登陆了许多探测器。最近的是两辆火星探测车,它们传回了很多干燥的沙漠景观的照片,不过仍然有大量的水以冰的形态储存在火星的两极,火星殖民地同样可以利用它们来制造氧气。
火星也有过火山活动,这能把殖民地可以使用的矿物质和金属带到地表来。
月球和火星是太阳系中最合适进行太空殖民的地方,水星和金星都太热,而木星和土星则是没有固态地表的气态巨行星。
火星的卫星都太小,而且没有什么超过火星的优势,木星和土星的一些卫星倒还有可能,尤其是泰坦,即土卫六,它比月球要更大和更重,而且有一层稠密的大气。由NASA和ESA合作的卡西尼-惠更斯项目已经在泰坦上登陆了一台探测器并传回了泰坦地表的照片。很可惜,由于远离太阳,它的气温非常低,而且我也不会热衷于住在一个液态甲烷的湖旁边。
若考虑在太阳系以外呢?我们的观察表明相当大部分的恒星有行星围绕着。目前我们只能检测到像木星和土星那样的巨型行星,但我们有理由相信它们周围也会有小一点的类地行星,并且有一些会位于与恒星的距离刚好可以让液态水存在于其地表的宜居住区。
在离地球30光年的范围内,我们已经观测到1000颗恒星,如果其中的百分之一有类地行星位于宜居住区,我们就会有10个候选的新世界,现在的科技已经能使我们不断重访这个行星,但我们应该将星际看作一个长期的目标,这里的长期指的是起码超过接下来的200到500年,而人类已经作为一种独立的物种存在了将近两百万年。
我们的文明起源于约10000年以前,而发展仍在稳步提高。如果人类要在数亿年内继续繁衍生息,我们就必须大胆地去一些从来没有人涉足的地方。
霍金一生主要研究些什么?
最佳答案主要研究领域是宇宙论和黑洞,证明了广义相对论的奇性定理和黑洞面积定理,提出了黑洞蒸发理论和无边界的霍金宇宙模型,在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦创立的相对论和普朗克创立的量子力学方面走出了重要一步。
一、奇性理论
霍金与彭罗斯一起证明了著名的“奇性定理”!奇性定理意思是:在现在的宇宙形成之前,时空曾被高度地畸变,并且具有很小的曲率半径。即若逆着时间回至宇宙诞生之时,全部物质将会聚成一点,这一点就是所说的奇点。
二 、、黑洞面积定理
霍金研究出:黑洞面积只会随时间增长而变大,而不会减小。
三、黑洞蒸发理论
在1974年,史蒂芬.霍金发现了黑洞的蒸发现象,从而改变了黑洞的经典图像:黑洞已不是完全“黑”的,也不单纯是个“洞”,它既可以通过吸积物质使质量增加,也可以向外发射物质,而使质量减小。
扩展资料
著作
1、1973年
《时空的大尺度结构》(The large scale structure of space-time) ;
2、1988年
《时间简史》(A Brief History Of Time)
3、1993年
《黑洞、婴儿宇宙及其他》(Black Holes And Baby Universes And Other Essays)
4、2001年
《果壳中的宇宙》(The Universe In A Nutshell)
5、2002年
《在巨人的肩膀上》(On The Shoulders Of Giants. The Great Works of Physics And Astronomy)
6、2005年
《时间简史(普及版)》(及插图版)(A Briefer History Of Time)
7、2005年
《上帝创造整数》(God created the integers)
8、2007年
《乔治的神秘宇宙钥匙》(George's secret key to the Universe)
《乔治的宇宙寻宝之旅》(George's cosmic treasure hunt)
《乔治与大爆炸》(George and the Big Bang) 《George and the Unbreakable Code》
9、2010年
《大设计》(The Grand Design)
10、2013年
《我的简史》(My brief history)
《时间简史续编》
《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》
《时空本性》
《未来的魅力》
《乔治开启宇宙的秘密钥匙》
参考资料来源:百度百科-霍金
霍金是什么时候瘫痪的?
最佳答案1963年,21岁的霍金不幸被诊断患有肌肉萎缩性侧索硬化症即运动神经细胞病。当时,医生曾诊断身患绝症的他只能活两年,可他一直坚强地活了下来。
霍金患有一种不寻常的早发性和慢发性肌肉萎缩性脊髓侧索硬化症,这种疾病俗称渐冻症。这疾病开始于霍金在牛津大学读书的最后一年,那时,他发现自己动作越来越笨拙,时常不知缘由地摔跤,划船也变得力不从心。
有一次,他还从楼梯上摔下来,头先着地,造成暂时的记忆力轻微丧失。在剑桥大学时,状况更加恶化,他的讲话有些含糊不清。霍金的父母亲也注意到他的健康问题,带他去看专科医生。医生诊断其患有渐冻症。
扩展资料:
霍金的成就
史蒂芬·威廉·霍金是本世纪享有国际盛誉的伟人之一,剑桥大学数学及理论物理学系教授,当代最重要的广义相对论和宇宙论家。荣获英国剑桥大学卢卡斯数学教席,这是自然科学史上继牛顿和狄拉克之后荣誉最高的教席。
20世纪70年代他与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理,为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。
黑洞理论使量子论和热力学在“霍金辐射”中得到完美统一,而他在20世纪80年代提出的无边界设想的量子宇宙论,解决了困扰科学界几百年的“第一推动”问题。
霍金是如何阐述“突破摄星”计划的?
最佳答案11月5日下午消息,著名物理学家斯蒂芬·霍金通过视频在腾讯we大会上发表了关于寻找宜居星球的演讲。霍金表示,去年他和企业家尤里•米尔纳共同推出了“突破摄星”计划,将向太阳系最近的星系——半人马座阿尔法星系发送一个探测器,探索该星系的宜居行星。
霍金介绍到,突破摄星”是人类初步迈向外太空的机会,方式是以光束来驱动纳米飞行器的前进,能达到光速的五分之一。二十年后到达半人马座阿尔法星系。其轨迹可能包括“比邻星b”,这颗颗位于半人马座阿尔法星宜居带的行星,与地球的大小类似。
目前看来,这些都可能成为现实。只是1吉瓦功率的激光器仅能提供几牛顿的推力,不过因为纳米飞行器因为只有几克重量,恰恰可以克服这个问题。霍金进一步表示,及时如此,挑战依然存在。工程方面的挑战是巨大的。纳米飞行器必须经受极限加速、极寒、真空和质子,以及与太空粉尘等垃圾的碰撞。另外,由于大气湍流,将一套总量100吉瓦功率的激光组瞄准太阳帆,也是很困难的事情。
以下是霍金的演讲全文:
你好,北京!我是史蒂芬•霍金。欢迎来到腾讯WE大会。
我今天的演讲,是关于在宇宙这一背景下,地球和人类所扮演的角色。为了最好地阐述,我需要从两个维度出发,一是思考人类的未来,二是研究我们探索太空、寻求其他潜在宜居星球的选择。我今天的目的,是问大家两个问题。首先,我们需要做什么才能够确保,在力所能及的范围内,人类的未来达到尽可能完美?其次,我们为什么要考虑探索其他宜居星球?
一个原因是,对我们来说,地球变得太小了。在过去二百年中,人口增长率是指数级的,即每年人口以相同比例增长。目前这一数值约为1.9%。 这听起来可能不是很多,但它意味着,每四十年世界人口就会翻一番。 2022年,我将庆祝自己80岁的生日,而在我人生的这段历程中,世界人口比我出生时膨胀了四倍。
这样的指数增长不能持续到下个千年。 到2600年,世界将拥挤得“摩肩擦踵”,电力消耗将让地球变成“炽热”的火球。这是岌岌可危的。然而我是个乐观主义者,我相信我们可以避免这样的世界末日,而最好的方法就是移民到太空,探索人类在其他星球上生活的可能。
但是理由充分吗?难道留在地球上不是更好? 在某种程度上,今天的情况就如同1492年前的欧洲。当时的人们很可能坚信,哥伦布的探险注定是徒劳无功。 然而,新世界的发现,对旧世界带来了深远的影响。对于那些被剥夺权利地位、走投无路的人来说,新世界成为了他们的乌托邦。人类向太空的拓展,甚至将会产生更深远的影响,这将彻底改变人类的未来,甚至会决定我们是否还有未来。它不会解决地球上任何迫在眉睫的问题,但它将提供解决这些问题的全新视角,让我们着眼于更广的空间,而不是拘泥眼下。希望这能够让我们团结起来,面对共同的挑战。
当我们进入太空时,会有怎样的发现呢?会找到外星生命,还是发现我们终将在宇宙中踽踽独行?我们相信,生命在地球上是自然而生的,是在漫长的进化后,实现了与地球资源的高度契合。因此,在其他条件适宜的星球上,生命的存在也必定是可能的。即使这种可能性极小,但宇宙是无限的,我们还是可以假设,生命会在某处出现。不过,如果概率很低,那么出现生命的两个星球间的距离,可能将异常遥远。
在太阳系中,月球和火星是太空移民地最显而易见的选择。水星和金星太热,而木星和土星是巨大的气体星球,没有坚实的表面。火星的卫星非常小,并不比火星本身更优。木星和土星的一些卫星也存在可能。比如木星的卫星之一欧罗巴,它的表面是冰层,但其下可能会有液态水,也就可能会孕育生命。那么我们如何确定这种可能?是否必须登陆欧罗巴,然后钻一个洞?
星际航行必然是一个长期的目标。我所说的长期,是指未来二百到五百年。
但是,还有另一种选择。去年,我与企业家尤里•米尔纳(Yuri Milner)一起,推出了长期研发计划——“突破摄星”,目标是让星际旅行变成现实。如果成功,在座各位有些人的有生之年内,我们将向太阳系最近的星系——半人马座阿尔法星系发送一个探测器。
“突破摄星”是人类初步迈向外太空的真正机会,为了探索和考量移居太空的可能性。 这是一项概念验证的使命,其中涉及三个概念:迷你太空飞行器、 光动力推进和锁相激光器。“星芯片”是尺寸被缩小到仅几厘米、但功能完备的太空探测器,它将附着于“光帆”上。“光帆”由超材料制成,重量仅有几克。我们设想,一千个由“星芯片”和“光帆”组成的纳米飞行器将被送入轨道。 在地面上,激光器阵列将共同形成一道超强光束,光束穿过大气,以数十吉瓦的功率射向太空中的“光帆”。
这项创新背后的想法,是以光束来驱动纳米飞行器的前进。这样产生的虽然不及光速,但也能达到其五分之一,约合每小时1亿英里。这样的系统可以在一小时内抵达火星,几天内到达冥王星,一周内就可以追上并超过旅行者号探测器,并在仅二十年后到达半人马座阿尔法星系。重要的是,“星芯片”的轨迹可能包括“比邻星b”,这颗位于半人马座阿尔法星宜居带的行星,与地球的大小类似。正是在今年,“突破摄星”与欧洲南方天文台携手合作,进一步探寻半人马座阿尔法星系的宜居行星。
目前看来,这些都可能成为现实。但我们也看到重大的挑战。1吉瓦功率的激光器仅能提供几牛顿的推力,不过因为纳米飞行器因为只有几克重量,恰恰可以克服这个问题。但是工程方面的挑战是巨大的。纳米飞行器必须经受极限加速、极寒、真空和质子,以及与太空粉尘等垃圾的碰撞。另外,由于大气湍流,将一套总量100吉瓦功率的激光组瞄准太阳帆,也是很困难的事情。
还有一些严峻的问题。如何让数百道激光穿过大气波动时聚合,如何推动纳米飞行器又不烧毁它们,如何让它们瞄准正确的方向?此外,我们还需要让纳米飞行器在冰冷的真空环境中工作二十年,这样它们才能将信号传回到四光年外的地球。然而这些都是工程设计要解决的问题,而工程挑战往往最终都会被解决。随着技术进步日趋成熟,我们可以展望更多令人兴奋的使命。如果“突破摄星”计划能传回毗邻星系中宜居星球的图像,这对人类的未来必将产生深远影响。
希望我已经解答了我演讲一开始所提出的问题。人类作为独立的物种,已经存在了大约二百万年。我们的文明始于约一万年前,其发展一直在稳步加速。如果人类想要延续下一个一百万年,我们就必须大胆前行,涉足无前人所及之处!
什么是反重力?
最佳答案从捕捉引力波到反重力研究
爱因斯坦的广义相对论预言:引力波(也称重力波)的主要性质有:在真空中以光速传播;携带能量和与波源有关的信息;是横波,在远源处为平面波;最低次为四极辐射;辐射强度极弱;物质对引力波吸收效率极低,引力波穿透性极强,地球对引力波几乎是透明的;其偏振特性为两个独立的偏振态等。法意合建的引力波探测器刚刚完工,将在2004年正式启用。强有力的证据显示,引力波不仅是爱因斯坦的假设,这种证据来自对中子星的观察。甚至爱因斯坦都认为引力波可能永远也探测不到,要观测到引力波从技术上来说困难是无以复加的。如果把世界上所有探测器的成本加起来,捕捉引力波的代价无疑是天文数字。
在“广义相对论”发表近90年之后的今天,这种神秘莫测的波终于有可能向我们展示真面目。现在对引力波的研究方兴未艾,反引力或称反重力研究又提上了日程,这项研究可能获得的成果或许将彻底实现人类实现恒星际航行的梦想,科学家值得为这项研究投入毕生的精力和才华。
■名词解释
引力波
引力波也称重力波。早在1916年,爱因斯坦在提出“广义相对论”时就预言了引力波的存在。但只有宇宙中体积极大、密度极高的物体——例如超新星、塌缩的黑洞和中子星——释放出的引力波才能被探测到:某个超新星短暂地爆发出像数十亿个恒星组成的星系一样明亮的光芒,随后其碎片纷纷射向宇宙深处。但它的影响远远不止这些。超新星会令时空结构发生震颤,并波及到数百万光年以外的地方。这种现象被称为引力波。
中子星
中子星是巨星爆炸的产物,它们由中子构成,通常全部物质都压缩在像一座城市那么大的空间里。有些中子星自转极快,间歇性地释放出无线电波,天文学家可以利用无线电望远镜识别这些电波。
人们还不能直接探测到引力波,因为它的破坏性能量在广阔无垠的宇宙空间中被大大“稀释”了。如果你能靠近一个超新星,引力波就会把你和周围的一切撕成碎片。但等引力波到达地球时,它只能令时空产生最轻微的波动。
广义相对论预言存在引力波
在“广义相对论”发表近90年之后的今天,这种神秘莫测的波终于有可能向我们一展真面目。过去几年里,天文学家在美国、日本和德国设置了探测器,最近又在意大利距离比萨市12公里的地方设置了一个。这座法意合建的探测器名为“Virgo”,刚刚完工,将在2004年正式启用。这是一项大工程,而且耗资不菲。“Virgo”有一条长3公里的隧道,位于意大利比萨市的郊区,而隧道只是“Virgo”的部件之一。在日本国立天文台内,也有一条直角边长为300米的等腰直角三角形的隧道,一台名为“TAMA300”的激光干涉仪型的引力波检测装置不久前开始运转,这是世界上率先搜寻引力波的努力之一。
引力波也称重力波。早在1916年,爱因斯坦在提出“广义相对论”时就预言了引力波的存在。相对论认为时间和空间是不可分割的。我们不能再把三维空间与滴答作响的时钟分别对待,它们其实都是时空结构的组成部分。但广义相对论的一个推论还有待证实:如果一个物体突然运动,它应该以引力波的形式释放能量,就像铃铛摇动时会响一样。在理论上这适用于所有物体,包括人类。但只有宇宙中体积极大、密度极高的物体———例如超新星、塌缩的黑洞和中子星———释放出的引力波才能被探测到:某个超新星短暂地爆发出像数十亿个恒星组成的星系一样明亮的光芒,随后其碎片纷纷射向宇宙深处。但它的影响远远不止这些。超新星会令时空结构发生震颤,并波及到数百万光年以外的地方。这种现象被称为引力波,天文学家们都努力地想第一个证明它的存在,他们可能最终带领我们一路追溯到宇宙大爆炸的源头。所有理论都需要证据支持,但寻找证据非常困难。人们还不能直接探测到引力波,因为它的破坏性能量在广阔无垠的宇宙空间中被大大“稀释”了。如果你能靠近一个超新星,引力波就会把你和周围的一切撕成碎片。但等引力波到达地球时,它只能令时空产生最轻微的波动。要观测到引力波从技术上来说困难是无以复加的,无异于测量银河的宽度并把结果的误差保持在3厘米之内。因此甚至爱因斯坦都认为引力波可能永远也探测不出来。
引力波的确存在
建设“Virgo”历时6年,费用约为5500万英镑。如果把世界上所有探测器的成本加起来,捕捉引力波的代价无疑是天文数字。幸亏没有人认为这项工作会徒劳无功。强有力的证据显示,引力波不仅是爱因斯坦的假设。这种证据来自对中子星的观察。中子星是巨星爆炸的产物,它们由中子构成,通常全部物质都压缩在像一座城市那么大的空间里。有些中子星自转极快,间歇性地释放出无线电波,天文学家可以利用无线电望远镜识别这些电波。这种中子星被称为脉冲星。1974年,美国物理学家约瑟夫·泰勒和拉塞尔·赫尔斯第一次发现了一对脉冲双星。他们发现这两个天体的亲密环绕正变得越来越接近。尽管变化的幅度很小(大约每年只靠近1厘米),但它的意义却非同小可。这意味着两个天体正在损失能量,而且这种轨道变化与相对论的预测完全吻合。泰勒和赫尔斯认为能量正在以引力波的形式释放,这一发现使他们获得了1993年的诺贝尔奖。
“Virgo”和其他新建的引力波探测器一样,都是一种大型的激光干涉仪,专门利用引力波的特性来捕捉它。这种特性是:引力波令时空沿一个方向轴拉伸,沿与其垂直的另一个方向轴压缩。人们可以通过持续测量这两个方向上的距离,发现某一时刻出现在两个方向上的距离拉伸与压缩。就像所有的大型魔术一样,科学家们也利用镜子来做到这一点。从激光器发射的光线通过一个分裂器,分裂器把光束分别传送到L形连接的两个管道里,形成垂直角度。每个管道尽头挂有一面镜子,把两条光束反射回去,在交点汇合。人们特意改变了两道光的波长,这样它们反射回来时正好能互相抵消。这里设置有一个记录光线的光电二极管,平时它不会显示有光出现。但如果有引力波经过,两束光的传播距离会出现差异。那么当两束光交汇时,波形就不会完全干涉,从而导致发光。
“Virgo”的技术规格之高令人叹为观止。镜子表面非常光滑,凸凹幅度小于百分之一微米(1微米等于百万分之一米)。而且它们对光的反射率达99.999%。激光器也非同寻常,因为它制造的光束是迄今最稳定的。那么,“Virgo”观测到引力波的可能性有多大呢?加的夫大学的班哥拉·沙塔普拉卡什教授说:“我们预计每年会有一到两次双黑洞合并的现象。这些预测是在不确定的理论基础上做出来的,因此几率可能更低。所以如果我们在三四年内什么都没有看到也是不足为奇的。”在此之后,就是对爱因斯坦理论真实性的检验了。人们计划对“Virgo”和其他引力波探测器进行升级,因此到2010年它们的灵敏度会提高10倍。这可以令观测范围扩大1000倍,在这么大的区域里,每年,也许是每天,都应该有形成引力波的天体活动。如果人们仍然一无所获,那将对天文物理学产生重大影响。沙塔普拉卡什说:“如果还不能发现引力波,我们将不得不开始怀疑天文物理学家的某些基础模型是否正确,例如双星系统是如何形成的。”
反重力研究再入科学家视线
爱因斯坦的广义相对论预言:引力波的主要性质有:在真空中以光速传播;携带能量和与波源有关的信息;是横波,在远源处为平面波;最低次为四极辐射;辐射强度极弱;物质对引力波吸收效率极低,引力波穿透性极强,地球对引力波几乎是透明的;其偏振特性为两个独立的偏振态等。引力波是波动形式和有限传播的引力场。
爱因斯坦虽然在1916年曾预言加速的质量可能有引力波存在,但他提出的引力波与坐标的选取有关,在某一个参考系看来,引力波可能有能量,而换一个参考系可能就没有。因此在提出引力波存在的初期,包括爱因斯坦本人在内的大多数人对引力波都持怀疑态度。1956年,皮拉尼提出一个与坐标系选取无关的引力波定义;1957年,邦迪进而从理论上证明与坐标系选取无关的平面引力波的存在。1959年,邦迪、皮拉尼和罗宾森更进一步证明,静止物体在引力波脉冲作用下会产生运动,于是间接地证明引力波携带能量,并可被探测到。由于引力辐射极其微弱,目前还不能在实验室里发射可供探测的引力波,而大质量天体的激烈运动,比如双星体系公转、中子星自转、超新星爆发,理论预言的黑洞的形成、碰撞和捕获物质等过程,都能辐射较强的引力波。
多年来,各国科学家都在致力于探测引力波,美国马里兰大学的科学家韦伯首创用一根铝棒作为天线进行探测,并声称探测到了不能排除是引力波的信号,但其他科学家都没有得到这一结果,韦伯的结论没有得到公认。现在对引力波的研究方兴未艾,反引力或称反重力研究又提上了日程,这项研究可能获得的成果或许将彻底实现人类实现恒星际航行的梦想,科学家值得为这项研究投入毕生的精力和才华。中国科学家在这方面已经做了有价值的实验和研究。
自从英国科幻小说作者威尔斯描述了“反重力”(能够屏蔽重力影响,使宇宙飞船飞向月球)后,反重力已经成为人类一个多世纪的梦想。如果反重力是确实存在的,它必将改变整个世界。汽车、火车、轮船,所有你能想到的交通系统,都能通过从引力场中获取的能量驱动。这一会改变世界科学界和航空航天界禁忌的反重力研究,目前再次受到人们的关注,因为有消息说世界上最大的飞机制造商波音公司正在探索一些新概念,这些新概念可能在将来某一天彻底改变一个世纪来的推进技术。
波音公司进行的反重力研究概括起来就是该公司一个名为“先进空间推进技术重力研究(Grasp)”的项目。《简氏防务周刊》获得的一份有关文件阐述了波音公司认为该项目获得成功的重大意义。文件中写道:“如果反重力是确实存在的,它必将改变整个航空航天事业。”这种评价可能还不够。如果反重力是确实存在的,它必将改变整个世界。汽车、火车、轮船,所有你能想到的交通系统,都能通过“无推进剂推进”———一种从重力场中获取能量的模式来驱动。
尽管,反重力是人们一个美好的梦想,但是传统科学长期认为,反重力是不可能的。1992年4月,已故的英国索尔福德大学教授、当时担任英国航天防御系统战略项目负责人的布赖恩·扬在伦敦机械工程师学会发表演讲,他在演讲中解释了为什么进行反重力研究与航空航天业乃至世界都有关。“Grasp”简报说明了波音公司为什么必须雇佣俄罗斯材料专家叶夫根尼·波德克列特诺夫的原因。波德克列特诺夫声称发明了可以屏蔽重力影响的装置。
1992年,任职于芬兰坦佩雷技术大学的波德克列特诺夫向一家英国物理学杂志提交了一篇论文,他描述了被置于高速旋转的超导体(极低温度时失去电阻)上面的一个物体如何失去将近2%的重量。这篇论文泄漏给了一家报纸。一来因为它涉及禁忌的“反重力”概念,二来因为它在主流物理界掀起了轩然大波,波德克列特诺夫被学校开除了。但这位俄罗斯人的研究吸引了美国国家航空航天局的注意,该局早已同亨茨维尔亚拉巴马大学的一位研究员有联系,这位研究员宣称她能制造出一种类重力场,能够利用高速旋转超导体排斥或吸引物体。
在20世纪90年代中期,位于亚拉巴马州的美国国家航空航天局马歇尔航天中心在重复波德克列特诺夫的实验时失败了。但是,该中心承认,不知道这位俄罗斯人制作超导盘的独特方法,它在很大程度上是在盲目地进行研究。
几年前,美国国家航空航天局向俄亥俄州哥伦布超导元件公司支付60万美元,制造波德克列特诺夫曾使用过的装置,并且聘请了这位俄罗斯人做顾问。这项实验虽然被延期了,但该项实验的负责人罗恩·科措尔自信实验可以完成。现任职于莫斯科化学研究中心的波德克列特诺夫,进一步发展了自己的思想。他同意大利科学家乔瓦尼·莫达内塞联合发表了一篇论文,详细介绍了一种“冲量重力发生器”的研究工作,它能对所有物体产生一种斥力。该设备使用一个强放电源“发射器”和一个超导“发射器”,制造出了一种“重力冲量”。波德克列特诺夫说:“时间很短,沿着放电的线路以极快的(实际上是瞬时)进行传播,经过许多不同物体,没有任何显著的能量损失。”他说,实验结果是对光束击中的任何物体都产生了推力作用,大小同物体质量成正比。波德克列特诺夫在调整一个激光瞄准装置时说,他的实验装置已经显示有能力击倒1公里外的物体,他声称,这一装置用同样的能量可以击倒200公里外的物体。正是波德克列特诺夫的“冲量重力发生器”的研究工作引起了波音公司的注意。在那份“Grasp”简报中,波音公司描述了该装置发出的光束如何不受任何电磁屏蔽影响,可以穿透任何物体而达到目标。
“淘金热”正在升温
在英国范堡罗航空展上,即将离任的波音“幻影研究”项目负责人乔治·米尔纳承认其公司对波德克列特诺夫的研究和其他反重力装置感兴趣。米尔纳同时称其公司相信这些装置蕴含的科学原理。他说:“其中的物理学原理看来是成立的,包含基本的科学原理,它们没有打破物理学法则。”“Grasp”文件指出其他大航空航天工业公司——如英国航空航天系统公司和洛克希德-马丁公司等也同波德克列特诺夫进行过接触。波音公司可能因先行一步而在“淘金热”中走在前面。50年前包括马丁公司、贝尔飞机公司和联合乌尔梯飞机公司等许多航空工业公司对反重力研究表现出了类似的兴趣,随即又变得沉默了。一些人揣测沉默是基于这样的事实,整个反重力研究因其可以改变世界的潜能被归属为最高机密。
事实上,一时看不到前景的反重力研究至少可追溯到20世纪20年代,当时美国发明家托马斯·汤森·布朗发明了一种盘状电容器,其朝上的一面接正极,朝下的一面接负极,电容器有朝正极方向升起的趋势。美国国家航空航天局的一位科学家申请了一项能产生推力作用的“二维非对称电容板”———一种盘状带电装置的专利。不知是不是巧合,现在进行的研究同布朗的想法非常相似。波音公司承认,正在位于西雅图的“梦幻工厂”研究反重力装置,被困很久的魔鬼就要从瓶子里钻出来了。
2012欧洲杯英格兰的球员
最佳答案英格兰23人大名单(括号中为国家队场次及地位)
门将:哈特(17场,绝对主力)、格林(11场,二号门将)、布特兰德(0场,三号门将)
后卫:特里(72场6球,主力中卫)、加里·卡希尔(8场2球,中卫主力)、阿什利·科尔(93场,左后卫主力)、格伦·约翰逊(35场1球,右后卫主力)、菲尔·琼斯(4场,多位置替补)、拜恩斯(7场,左后卫替补)、莱斯科特(14场,中卫替补)、贾吉尔卡(11场1球,多位置替补)
中场:沃尔科特(22场3球,右边锋主力)、阿什利·扬(19场5球,左边锋主力)、杰拉德(90场19球,中前卫主力)、帕克(11场,很可能是中前卫主力)、唐宁(33场,左边锋替补)、兰帕德(90场23球,中场主要替补)、米尔纳(25场,多功能替补)、张伯伦(0场0球,多位置替补)
前锋:鲁尼(73场28球,解禁后是绝对主力)、安迪·卡罗尔(3场1球,很可能是主力)、迪福(46场15球,替补)、维尔贝克(4场,很可能是第四前锋)
预测首发(442):乔哈特/格伦·约翰逊,特里,加里·卡希尔,阿什利·科尔/沃尔科特,杰拉德,帕克,阿什利·扬/鲁尼,卡罗尔
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