manbet手机版1993年10月13日

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manbet手机版用双星脉冲星研究重力

manbet手机版获得今年诺贝尔物理学奖的发现是1974年由manbet手机版拉塞尔·a·赫尔斯manbet手机版而且manbet手机版小约瑟夫·h·泰勒manbet手机版使用西印度群岛波多黎各阿雷西博的300米射电望远镜。manbet手机版当时是马萨诸塞大学阿默斯特分校教授的泰勒和他的研究生赫尔斯正在系统地寻找脉冲星——一种快速旋转的宇宙信标，质量比太阳稍大，半径约为10公里。manbet手机版(一个人在脉冲星表面的重量是地球的几亿倍。)manbet手机版脉冲星的“信标光”通常位于无线电波区域内。

manbet手机版第一颗脉冲星于1967年在英国剑桥的射电天文实验室被发现(manbet手机版1974年诺贝尔奖manbet手机版安东尼Hewish)。manbet手机版关于赫尔斯-泰勒脉冲星的新发现在于，从信标信号的表现可以推断出，它身边有一个质量大致相同的伴星，其距离仅相当于月球到地球距离的几倍。manbet手机版这个天文系统的行为与用牛顿理论计算出的一对天体的行为有很大的偏差。manbet手机版这里有一个全新的、革命性的“空间实验室”，用来测试爱因斯坦的广义相对论和其他引力理论。manbet手机版到目前为止，爱因斯坦的理论已经成功地通过了测试。manbet手机版尤其令人感兴趣的是，有可能以极高的精确度验证该理论的预测:该系统通过发射引力波而损失能量，其方式与移动电荷系统发射电磁波的方式大致相同。

manbet手机版双星脉冲星发现的意义
manbet手机版第一颗双星脉冲星的发现对天体物理学和引力物理学具有重要意义。manbet手机版重力是已知的最古老的自然力，也是我们在日常生活中最能意识到的自然力。manbet手机版同时，从某种意义上说，它也是最难研究的力，因为它比其他三种自然力——电磁力、强核力和弱核力——弱得多。manbet手机版自第二次世界大战以来，火箭、卫星、太空航行、射电天文学、雷达技术和使用原子钟精确测量时间等技术和科学的发展，使对这种已知最早的自然力量的研究复兴起来。manbet手机版双星脉冲星的发现是这一历史发展的一个重要里程碑。

manbet手机版相对论和引力物理学
manbet手机版根据阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论，引力是由空间和时间的几何变化引起的:质量附近的时空曲线。manbet手机版爱因斯坦于1915年提出了他的理论，并在1919年成为了世界名人，当时英国天体物理学家阿瑟·爱丁顿(Arthur Eddington)宣布，该理论的一个预测，即星光经过太阳表面附近时的偏转——“光被吸引向太阳”——在日食考察中得到了证实。manbet手机版光的偏斜manbet手机版加上广义相对论对水星近日点运动(水星椭圆轨道绕太阳的缓慢旋转)的微小贡献，这是几十年来爱因斯坦理论唯一的、部分相当不确定的支持。

manbet手机版在很长一段时间里，人们认为相对论在美学上非常美丽，令人满意，可能是正确的，但除了在宇宙学(研究宇宙的起源、发展和结构)方面的应用外，对物理学几乎没有实际意义。

manbet手机版然而，对广义相对论的态度在20世纪60年代发生了变化，当时实验和理论的发展使引力物理学成为物理学的热门部分。manbet手机版基于卫星和雷达技术的精确实验带来了新的机会。manbet手机版特别是美国人R.迪克和I.夏皮罗的研究对此作出了贡献。manbet手机版迪克进行了精确的实验，利用太阳对地球的引力场来验证所谓的等效原理，即引力和惯性质量之间的一致——这是广义相对论(以及其他几种引力理论)的基本原理之一。manbet手机版夏皮罗的重要贡献还包括利用水星的雷达回波，对广义相对论的一个新推论——电磁信号通过引力场的时滞效应——进行了理论预测和实验验证。

manbet手机版然而，所有这些实验都局限于我们的太阳系，因为太阳系的引力场非常弱，因此与牛顿引力理论的偏差很小，很难测量。manbet手机版因此，只有在第一个后牛顿近似中才能检验广义相对论和其他理论。

manbet手机版双脉冲星的发现
manbet手机版赫尔斯和泰勒在1974年发现了第一颗名为PSR 1913 + 16 (PSR代表脉冲星，1913 + 16表示脉冲星在天空中的位置)的双脉冲星，从而在该领域带来了一场革命。manbet手机版我们这里有两个非常小的天体，每个天体的半径都在十公里左右，但质量与太阳相当，彼此之间的距离很短，只有月球到地球距离的几倍。manbet手机版这里与牛顿引力物理学的偏差很大。manbet手机版举个例子，在这个系统中，脉冲星的椭圆轨道(根据17世纪初的开普勒第一定律)的旋转是每年4度。manbet手机版对于我们太阳系中最有利的例子，即上述的水星近日点运动，相应的相对论位移是每世纪43秒弧(这还不到其他行星，主要是金星和木星的扰动对近日点运动所造成的更大贡献的十分之一)。manbet手机版这种变化之间的大小差异，部分是由于双星脉冲星的轨道速度几乎是水星的5倍，部分是由于脉冲星每年的轨道运行速度是水星的250倍。manbet手机版这颗双脉冲星的公转时间不到8小时，可以与月球绕地球公转一周所需的一个月相比较。

manbet手机版这颗新脉冲星的一个非常重要的特性是，它的脉冲周期，即两次信标扫掠之间的时间(0.05903见)已被证明是极其稳定的，这与许多其他脉冲星的情况相反。manbet手机版这颗脉冲星的脉冲周期在100万年中增长不到5%。manbet手机版这意味着脉冲星可以作为一个时钟，在精确度上可以与最好的原子钟竞争。这是一个非常有用的特性，当研究系统的特性。

manbet手机版非常稳定的脉冲周期实际上是在脉冲星系统一个轨道的时间内在地球上观测到的脉冲周期的平均值。manbet手机版观测到的周期实际上相差几十微秒，即相差一个比平均值的变化大得多的量。manbet手机版这是一种多普勒效应，它得出的结论是，观测到的脉冲星在一个周期轨道上运动，这意味着它一定有一个伴星。manbet手机版当脉冲星接近地球时，脉冲到达地球的频率更高;manbet手机版随着它的退去，它们到达的频率降低了。manbet手机版从脉冲周期的变化可以得出脉冲星在轨道上的速度和系统的其他重要特征的结论。

manbet手机版引力波的演示
manbet手机版在对该系统进行了多年的研究之后，人们发现了一个非常重要的现象。manbet手机版这是在脉冲星最初发现后不久做出的理论预测。manbet手机版发现轨道周期在下降:两个天体围绕彼此旋转的速度越来越快，轨道越来越紧。manbet手机版变化很小。manbet手机版它相当于轨道周期每年减少约75万分之一秒，但是，通过长时间的观测，它仍然是完全可以测量的。manbet手机版之所以会发生这种变化，是因为该系统以引力波的形式发射能量，这与爱因斯坦在1916年预测的质量相对移动时应该发生的情况一致。manbet手机版根据最新的数据，相对论的理论计算值与观测值相差不到0.5%。manbet手机版1978年底，也就是双脉冲星发现被报道的四年后，泰勒和他的同事首次报道了这种效应。

manbet手机版轨道路径的观测值与理论计算值之间的良好吻合，可以视为引力波存在的间接证明。manbet手机版我们可能要等到下个世纪才能直接证明它们的存在。manbet手机版为了直接观测撞击地球的引力波，已经启动了许多长期项目。manbet手机版双星脉冲星发出的辐射太弱，用现有的技术无法在地球上观测到。manbet手机版然而，当一颗双星(或双星脉冲星)中的两个天体彼此靠近，以至于彼此陷入对方时，可能会产生引力波，我们可以在这里观测到这种强烈的物质扰动。manbet手机版人们还希望它能够观测到宇宙中许多其他的剧烈事件。manbet手机版引力波天文学是观测天文学中最新的、尚未得到证实的分支，而中微子天文学则是其最直接的前身。manbet手机版引力波天文学将成为第一个基本原理在天体物理学背景下首次得到检验的观测技术。manbet手机版所有早期的天文学观测技术都是建立在物理现象的基础上的，这些物理现象最初是在一次陆地连接中被了解的。