爱因斯坦又对了,国际2019

洛杉矶 0
年7月29日星期
编辑/赵路、胡璇子校对/何工劳Tel:(010)62580617E-mail押news@
3 这次,爱因斯坦又对了 大黑洞和相对论最详细研究出炉 ■本报记者唐凤 现在,研究人员在银河星系中心巨大黑洞的附近进行了最全面的广义相对论测试。
美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)物理学和天文学教授AndreaGhez研究组在7月25日的《科学》上发表报告,支持了爱因斯坦的广义相对论。
“我们的结论是,爱因斯坦是对的,至少目前来看是这样。
”该论文通讯作者、UCLA物理与天文学系的TuanDo在接受《中国科学报》采访时说,“我们正在测试的一项广义相对论的内容是,光在黑洞强引力下的行为。
” Do提到,广义相对论认为,当光从恒星向我们传播时,它将失去能量。
能量的损失意味着光变得更红,这就是为什么它被称为引力红移。
“我们测量到的红移与广义相对论的预测是一致的,但与牛顿关于引力的预测非常不同。
” Ghez也表示,“我们完全可以排除牛顿引力定律,不过爱因斯坦的理论无疑也显示出脆弱性,它不能完全解释黑洞内部的引力。
在某种程度上,我们需要超越爱因斯坦的理论,建立一个更全面的引力理论,解释黑洞是什么。
” 广义相对论是“最好描述” 爱因斯坦1915年提出的广义相对论认为,我们所感知的重力来自时空曲率,像太阳和地球这样的物体会改变几何形状。
以几何语言建立而成的广义相对论,不仅预言了引力波的存在,还推导出某些大质量恒星会终结为一个黑洞———时空中的某些区域发生极度扭曲以至于连光都无法“逃逸”。
Ghez提到,在爱因斯坦发表广义相对论100多年后,这一理论开始受到质疑。
“实际上,人们并不是真的在怀疑广义相对论,而是这个理论不完整。
”Do说,“我们知道广义相对论很难描述非常小但重力非常大的物体,比如黑洞。
这就是为什么我们想要测试广义相对论关于黑洞的预测。
” 通过在这些极端环境下的测试,研究人员希望可以看到是否有某些测量值会偏离广义相对论。
“这将为我们提供新的物理线索。
”Do说。
无论如何,Ghez认为,现在看来,爱因斯坦的理论是对引力如何起作用的最好描述。
黑洞具有超强引力,也被认为是检验广义相对论强引力场理论的“完美实验室”。
因此,Ghez团队对超大质量黑洞附近的现象进行了直接测量,Ghez将其描述为“极端天体物理学”。
S0-2恒星最接近银河系中心的超大质量黑洞 拿到入场券 Ghez的团队观察一颗被称为S0-2的恒星在银河系中心超大质量黑洞周围的三维空间中走完一个完整轨道的情况。
S0-2走完整个轨道需要16年,而该黑洞的质量大约是太阳的400万倍。
之所以选择S0-2有数个原因。
Do提到,它是黑洞附近最亮的恒星之
一,且周期很短,只有16年。
“这意味着我们能够得到关于这颗恒星的大量数据。
”他说。
而且,到目前为止,它是唯一一颗拥有多个轨道光谱测量数据的恒星,S0-2的第一个光谱数据来自2000年。
研究人员在恒星离这个巨大黑洞最近时采集了关键数据。
这个被Ghez描述为来自恒星的“光彩虹”的光谱,显示了光的强度和恒星的组成,并提供了关于光从恒星传播的重要信息。
Ghez团队还将这些数据与过去24年中所做的测量数据进行了结合。
此外,由该校JamesLarkin领导的团队在 图片来源:NicolleR.Fuller UCLA建造的光谱仪上,利用夏威夷凯克天文台收集的光谱,以之前无法达到的精度揭示了S0-2的运动。
研究人员在凯克天文台拍摄的恒星图像提供了另外两个维度。
“S0-2的特别之处在于它的完整轨道是三维的。
”Ghez说,“这给了我们进入广义相对论测试的‘入场券’。
我们了解了引力在超大质量黑洞附近的行为,以及爱因斯坦的理论是否告诉了我们全部的‘故事’。
看到恒星走完整个轨道,为测试基础物理学提供了第一个机会。
” 最详细研究 这个实验依赖于能够非常精确地测量S0-2环绕超大质量黑洞的轨道,以测量广义相对论对恒星的影响。
“我们需要24年的所有数据来了解这个轨道的牛顿性质,以确保我们所看到的红移偏差确实是由广义相对论造成的。
”Do说。
研究人员研究了从S0-2到地球的光子。
在离黑洞最近的时候,S0-2以每小时1600多万英里的惊人速度绕着黑洞运动。
爱因斯坦曾认为,在靠近黑洞的这个区域,光子必须做额外的工作。
它们离开恒星时的波长不仅取决于恒星移动的速度,还取决于光子为逃离黑洞强大的引力场而消耗的能量。
最终,研究人员检测了相对论红移和重力红移的组合,并用红移参数y进行量化。
得出的结果y=0.88±0.17,与广义相对论(y=1)相吻合,排除了牛顿模型(y=0),统计学标准偏差值为
5。
Ghez研究组还研究了超大质量黑洞附近的时空混合。
“在牛顿万有引力理论中,空间和时间是分开的,不能混合在一起,而在爱因斯坦的理论下,它们在黑洞附近完全混合在一起。
”她说。
这项工作也被认为是迄今为止对超大质量黑洞和爱因斯坦广义相对论进行的最详细的研究。
美国国家科学基金会天文科学部主任RichardGreen说:“要想测量出如此重要的天文现象,需要多年的耐心观察,而最先进的科学技术使之成为可能。
” 凯克天文台主任HiltonLewis称,Ghez是天文台最热情、最顽强的用户之
一,“她最新的突破性研究,是过去20年来坚定致力于解开银河系中心特大质量黑洞之谜的结晶”。
实际上,去年夏天,Ghez就有机会发表部分数据,但是为了让团队先全面分析数据,她选择不发表。
“我们正在学习重力是如何作用的。
它是4种基本力量之
一,也是我们测试最少的一种。
有很多问题我们还没有问,比如重力是如何在这里工作的?”Ghez说,“我们很容易过于自信,有很多方法会误读数据,很多小错误会累积成大错误,这就是为什么我们没有匆忙进行分析。
” 下一步,研究人员计划测试广义相对论预测的时空特性。
“我们的目标是测量S0-2的进动,或者说轨道的旋转。
牛顿引力预测恒星在走完一个轨道后会回到相同的位置,但是在广义相对论中,恒星轨道进动,所以它会回到一个稍微不同的位置。
通过观测未来几年S0-2的位置,我们应该能够探测到这种差异。
”Do说。
未来,研究人员希望能利用其他的星星。
Ghez最感兴趣的恒星是S0-102,它的轨道最短,绕黑洞运行一周需要11年半。
相比之下,Ghez研究的其他大多数恒星走完轨道的时间比人类的寿命长得多。
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一。
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趋势观察 一项分析发现,生活在开阔海域的鲨鱼正 被迫与渔场共享大部分栖息地。
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(辛雨) 科学线人 全球科技政策新闻与解析 美国加州干细胞研究
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这次,他们还会继续 支持吗? 图片来源:美国斯克里普斯研究所 美国加州干细胞研究的支持者正在推进一项计 划,使该州选民支持批准一项
55亿美元的“救命钱”, 以拯救加州再生医学研究所(CIRM)。
美国治疗协会创始人兼主席RobertKlein表示,该 组织计划在10月或11月成立一个非营利性游说机 构,并支持该提议。
该机构的目标是在2020年11月举 行的下一次全州范围选举中,将该计划提交给加州选 民。
CIRM的支持者必须说服大约62万名选民签署 一份请愿书,支持将该提案付诸表决。
如果他们成功 了,并且大多数加州人随后投票支持该计划,那么 CIRM将继续由国家资助。
如果选民否决该计划,该机 构的未来之路将不明朗。
2004年,CIRM通过投票成功设立,并获得33亿 美元的资金,然而,这笔钱很快被用完。
上个月,CIRM 宣布不再接受新的资助申请。
Klein在2004年CIRM的投票倡议中发挥了关键 作用,并在2004年至2011年间担任CIRM主席。
他 说:“民意调查显示,很多人支持这项提案的基本框架。
大约70%的受访者赞成该计划。
”他拒绝透露相关调查 的其他细节,如调查了多少人。
但他表示,继续开展 CIRM的活动对该机构资助的临床试验的成功有促进 作用。
CIRM的支持者还提出了一些改革建议,以确保 该机构的研究造福于加州人民,如创建一个由10~15 人组成的专门小组,与保险公司和患者合作,以提高临 床试验和未来治疗的可及性。
美国乔治亚理工学院科学政策研究员Aaron Levine表示,CIRM已经使加州成为全球干细胞研究 的中心。
他说:“CIRM对推动干细胞研究的发展非常 重要,特别是在临床前和概念验证领域。
”但他不确定 这是否能说服选民继续支持该机构。
美国哈佛医学院干细胞研究员CarlaKim表示,关 闭CIRM将立即影响相关研究。
她说:“这类研究获得 资助并不容易,我认为现在停下来是一种可怕的浪 费。
” (辛雨) 印尼新推立法或将阻碍国际研究 荷兰环保主义者ErikMeijaard(左)和ANJAgri棕榈油公司的环保经理Nardiyono(右)表示,新法律的定义尚不明确。
几个世纪来,印度尼西亚丰富的生物多样性和复 杂的地质构成一直吸引着外国科学家。
但是印尼议会 7月16日通过的一项法律可能致使外国科学家转战 别处。
这项立法对外国科学家在印尼的研究活动进行了 严格规定,比如要求他们必须协同本地合作者进行研 究,此外,对标本出口近乎完全禁止。
这项立法对违反 者制定了包括监禁在内的严格制裁措施。
雅加达科研、技术及高等教育部科研发展局局长 Muhammad
Dimyati表示,该项法律对保护印尼自然资 源和本国科技企业发展很有必要。
但是一些印尼科学家担忧这会引发不良后果。
“我 们的国际合作可能会遭到扼杀。
”茂物农业大学生物学 家、印尼青年科学会干事
BerryJuliandi说。
法国发展研 究学会海洋生物学家PhilippeBorsa表达了同样观点。
他认为这项法律对外国研究者不友好,将使他们选择 不再回到印尼。
这项新法律下,国家研究署将建立,其可能会兼并 许多政府研究中心,包括位于雅加达的印尼科学院。
具 体细节还需进一步充实,但是一些科学家担忧这个新 机构可能会导致权力过度集中。
从现在开始,外国研究者的研究项目必须“对印尼 有益”。
他们的每项研究都需要通过印尼一个审阅委员 会审查。
他们必须将主要数据和出版的论文上交政府, 同时招聘印尼科学家作为合作者。
除非印尼本地实验 室无法进行测试,否则研究者不可以把样本,甚至是电 子信息带出印尼。
在此情况下,他们还必须签署由政府 提供模板的所谓材料转移协议。
(程唯珈)

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