愛因斯坦的扭曲空間觀點得到證實

為了確定慣性系拖拉，在這張由美國宇航局的 GRACE 衛星顯示的地圖上，研究人員采集了地球不均勻重力場的數據。 重力場的波動，歸因于山脈、溝渠和看不見的地下密度差異。

紅色表示高重力； 藍色區域的重力較低。

一項新的研究證實了愛因斯坦廣義相對論的一個關鍵預測：地球的自轉扭曲了地球周圍的空間。

經過11年間對兩顆繞地衛星的觀測，研究人員發現，因為地球的自轉導致太空結構發生扭曲，每顆衛星每年都因此被拖拽約 6 英尺（2 米），。

本世紀公布的結果比同一小組在 1990 年代后期發表的初步調查結果要精確得多。

這種作用力被稱為慣性系拖拉。 這是對牛頓提出的引力理論的簡單修正。根據愛因斯坦的相對論，奧地利物理學家約瑟夫·倫斯和漢斯·蒂林在 1918 年預測了性系拖拉動。（也稱為倫斯-蒂林效應。）

以下是它的工作原理：

大學的研究負責人 Ignazio Ciufolini 解釋說，任何有質量的物體都會扭曲它周圍的時空，就像重物體會使拉伸的彈性片變形一樣，意大利的迪萊切。

如果物體旋轉，則會引入另一種扭曲，“就像彈性薄片被旋轉的重輪扭曲一樣”。

科學家們推斷，如果地球周圍的空間被慣性拖拉，那么衛星應該被卷入變形中。 想象一下彈性片材上的第二個物體將如何通過彈性片材變形時產生的揉搓運動而移動。

Ciufolini 的團隊分析了從兩顆名為 LAGEOS 和 LAGEOS 2 的衛星上反射回來的數百萬個激光信號。兩者都是高反射球體，其設計目的不是為了自己做任何工作。 它們看起來像 2 英尺直徑 (0.6m) 的高爾夫球，他們不含電池或電子設備。

研究人員表示，他們的結果是預測阻力的 99%，最大誤差在 10%。 詳細信息將在 10 月 21 日出版的《自然》雜志上報道。

科羅拉多大學博爾德分校的物理學家尼爾阿什比說，該分析是“第一次對慣性系拖拉進行合理準確的測量”。

“對相對論引力理論預測的這些效應進行精確測量是至關重要的，因為它們對我們對宇宙的看法具有重要意義，”阿什比在該雜志的研究分析中寫道。

黑洞應用

具體來說，新結果可以應用于黑洞理論。 事實上，正是黑洞通常比地球大得多，所以才發現了一些慣性系拖拉的最初跡象。

在 1997 年對黑洞周圍活動的觀察中，研究人員指出，螺旋進入黑洞的氣體會像陀螺一樣擺動或旋轉。 該結構的基礎力學結構不能解釋這樣大的旋轉。

而早在 1996 年，Ciufolini 的團隊在研究中就看到了地球軌道衛星存在慣性系拖拉的跡象，但由于缺乏對不對稱地球重力場的認識，初步結果存在高度誤差。 他說，由美國宇航局的新 GRACE 衛星生成的重力圖為最新的分析提供了依據。

與此同時，其他研究表明，黑洞確實在旋轉，而慣性系拖拉是影響黑洞周圍環境中噴出巨大的物質射流的一個重要原因。 Ciufolini 告訴 SPACE.com，整個天體結構可以比作一個巨大的陀螺儀。 其他觀察結果顯示，一股噴射流可以在數百萬年間指向一個方向。

“換句話說，”Ciufolini 解釋道，“這個奇妙的陀螺儀有一把天體物理學的槍，這把槍在數百萬年的時間里沒有改變其射擊方向。”

周圍的藍色和白色環是圍繞并朝向黑洞旋轉的熱氣體，就像浴缸排水管附近的水一樣。 綠色網格描繪了被右側旋轉的黑洞扭曲的時空坐標。

相關知識

黑洞是時空展現出極端強大的引力，以致于所有粒子、甚至光這樣的電磁輻射都不能逃逸的區域。廣義相對論預測，足夠緊密的質量可以扭曲時空，形成黑洞；不可能從該區域逃離的邊界稱為事件視界。雖然，事件視界對穿越它的物體的命運和情況有巨大影響，但對該地區的觀測似乎未能探測到任何特征。在許多方面，黑洞就像一個理想的黑體，它不反光。

BY: Robert Roy Britt

FY: Starry

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