第638章 引力
“我们就全都说引力相关的，你们说如何？”
吴刚在他们吵闹中提议道。
“那你想问讨论什么？”
虚妄问道。
“引力场，你们觉得如何？”
吴刚问道。
“引力场不就是任一物体在空间任一点的引力影响用一个表示该点引力强度的数来代表的一种观念吗？”
李思特问道。
“严格的来说，一个物体的引力场延伸到整个宇宙，但实际上它的影响只在它的近邻区域才是显著的，尽管一个类星体或星系的近邻区域可能延伸数百万秒差距。”
五号回答道。
“这个场论是詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在19世纪最先提出来描述电磁现象的。”
李思特说道。
“那你不要忘记了，在20世纪初阿尔伯特·爱因斯坦发展了他的引力场论，也就是广义相对论。”
五号提醒道。
“如果我记得没有错的话，这两大场论的重要特点都是用一组场方程式描述场的性质，而这些方程式既确定了场在任一点的数值，又表明场的数值从一点到下一点的变化是平缓的，因而相邻点的强度接近相等。”
虚妄总结他们的话道。
“是这么说，但虚妄你不要忘记了，在场论提出前，物理学家把粒子的相互作用看成是某种东西越过粒子之间的距离而直接作用于粒子，即所谓的超距作用。
但场论则认为，作用都是局部现象，每个粒子在其自身所在地点与场发生相互作用。
尽管场的整体结构依赖于全体粒子的性质和分布，场却能与每个粒子发生作用。”
五号一口气解释道。
“你们都很厉害，但是你们应该都知道，这引力具有不稳定性。”
李思特说道。
“怎么说？”
吴刚问道。
“你们要知道，物质云中小的不规则性由于引力作用而增长的趋势。
在一个太空气体云中，密度稍稍高于平均值的任何区域，将吸引周围物质而变得更密；密度低于平均值的任何区域，将因物质流失到邻近的较稠密区而变得更稀薄。
这就是我口中的不稳定性。”
李思特说道。
“你很厉害，但你们如何看待引力透镜？”
虚妄看着他们说道。
“你们要知道，一个天体的引力使来自一个更远天体的光发生弯曲，使得更远天体的像在天文学家看来显得更亮，而形成的一种宇宙放大镜。
在有些情况下，起引力透镜作用的天体是一个星系，它对光的弯曲作用能产生诸如类星体或其他星系等更遥远天体的多重像。
已经发现了好几个体系显示出这种效应。”
五号回答道。
“三岁，有些天文学家认为，除了这些显而易见的引力透镜实例外，多达23的全部已知类星体可能已经由于引力透镜效应而增加了亮度。
当我们银河系中一个暗天体正好在一较远恒星前面经过，使得它的像短暂增亮，就是较小规模的引力透镜效应。
这类引力透镜实例已由好几个天文学家小组在1993年首次观测到，从而证实了我们银河系中存在致密暗天体。
单个恒星造成的这种引力透镜有时叫做微透镜。”
虚妄回答道。
“如果我记得没有错的话，引力透镜效应是阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论预言的一种现象。
它所涉及的光线弯曲是由于时空在大质量天体近旁的畸变，迫使光线沿着弯曲空间中的短程线传播。”
楚云提醒道。
“据我所知，对引力透镜效应的观测表明爱因斯坦的广义相对论确实是引力作用方式的正确描述。
研究引力透镜对遥远类星体光线的影响，也有助于解决关于宇宙年龄和宇宙当前膨胀速率的争论。”
虚妄说道。
“我记得，来自爱沙尼亚塔尔图天文台和dg汉堡天文台的一个天文学家小组，从一个叫做qso0957+561的类星体的两个像，测量了光线通过中间星系附近两条路径时发生闪烁的时间差。
他们在1995年发表的结果表明，哈勃常数值必须小于70公里每秒每百万秒差距。
引力透镜方法的巨大魅力，在于它是哈勃常数的一种干净的量度，在于它处理的是非常遥远的天体。”
五号说道。
“这能说明什么？”
楚云问道。
“这能说明，当遥远类星体闪烁时，你需要做的全部事情就是记下一个像中的闪烁，然后等待另一个像中对应的闪烁出现。”
五号说道。
“为什么？”
楚云继续问道。
“因为光的传播速率是光速，你将能够得出绕过中间星系的第二条路径要远多少。
由于几何关系，到中间星系和到类星体本身的真实距离在计算中消去，因而时间延迟给出哈勃常数的直接量度。
但你必须有耐心——对于qso0957+561，延迟时间长达423天，而且你还得监测好几次闪烁以确信得到的结果是正确的。
我想这个问题，可以从这里开始结束了。”
五号异常自信地说道。
“不如我们来说一下，引力辐射，你们觉得如何？”
李思特问道。
“可以，这引力辐射不就是有质量的物体按某些特定方式运动时在时空结构中引起的波动。
与加速度和轨道运动相关联的引力辐射是阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论所预言的，并以光速传播。”
五号说道。
“为什么这样说？”
楚云继续问道。
“那是因为，该理论认为，除了有强引力场的地域外，引力辐射完全可以忽略。
虽然引力辐射还没有直接探测到，但它的存在已由1980年代的脉冲双星观测得到证实。
用一张拉紧的橡皮膜代表时空，并将物质想像为镶嵌在橡皮膜中的密实团块，就可以很清楚地说明引力辐射的起源。
当一个团块振动时，它通过橡皮膜发出波动，这些波动将引起其他物质团块振动起来。
这与振动的带电粒子以波的形式发出电磁辐射，引起其他带电粒子振动起来很相似。”
虚妄说道。
“这好像不容易探测对吧？”
楚云问道。
吴刚在他们吵闹中提议道。
“那你想问讨论什么？”
虚妄问道。
“引力场，你们觉得如何？”
吴刚问道。
“引力场不就是任一物体在空间任一点的引力影响用一个表示该点引力强度的数来代表的一种观念吗？”
李思特问道。
“严格的来说，一个物体的引力场延伸到整个宇宙，但实际上它的影响只在它的近邻区域才是显著的，尽管一个类星体或星系的近邻区域可能延伸数百万秒差距。”
五号回答道。
“这个场论是詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在19世纪最先提出来描述电磁现象的。”
李思特说道。
“那你不要忘记了，在20世纪初阿尔伯特·爱因斯坦发展了他的引力场论，也就是广义相对论。”
五号提醒道。
“如果我记得没有错的话，这两大场论的重要特点都是用一组场方程式描述场的性质，而这些方程式既确定了场在任一点的数值，又表明场的数值从一点到下一点的变化是平缓的，因而相邻点的强度接近相等。”
虚妄总结他们的话道。
“是这么说，但虚妄你不要忘记了，在场论提出前，物理学家把粒子的相互作用看成是某种东西越过粒子之间的距离而直接作用于粒子，即所谓的超距作用。
但场论则认为，作用都是局部现象，每个粒子在其自身所在地点与场发生相互作用。
尽管场的整体结构依赖于全体粒子的性质和分布，场却能与每个粒子发生作用。”
五号一口气解释道。
“你们都很厉害，但是你们应该都知道，这引力具有不稳定性。”
李思特说道。
“怎么说？”
吴刚问道。
“你们要知道，物质云中小的不规则性由于引力作用而增长的趋势。
在一个太空气体云中，密度稍稍高于平均值的任何区域，将吸引周围物质而变得更密；密度低于平均值的任何区域，将因物质流失到邻近的较稠密区而变得更稀薄。
这就是我口中的不稳定性。”
李思特说道。
“你很厉害，但你们如何看待引力透镜？”
虚妄看着他们说道。
“你们要知道，一个天体的引力使来自一个更远天体的光发生弯曲，使得更远天体的像在天文学家看来显得更亮，而形成的一种宇宙放大镜。
在有些情况下，起引力透镜作用的天体是一个星系，它对光的弯曲作用能产生诸如类星体或其他星系等更遥远天体的多重像。
已经发现了好几个体系显示出这种效应。”
五号回答道。
“三岁，有些天文学家认为，除了这些显而易见的引力透镜实例外，多达23的全部已知类星体可能已经由于引力透镜效应而增加了亮度。
当我们银河系中一个暗天体正好在一较远恒星前面经过，使得它的像短暂增亮，就是较小规模的引力透镜效应。
这类引力透镜实例已由好几个天文学家小组在1993年首次观测到，从而证实了我们银河系中存在致密暗天体。
单个恒星造成的这种引力透镜有时叫做微透镜。”
虚妄回答道。
“如果我记得没有错的话，引力透镜效应是阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论预言的一种现象。
它所涉及的光线弯曲是由于时空在大质量天体近旁的畸变，迫使光线沿着弯曲空间中的短程线传播。”
楚云提醒道。
“据我所知，对引力透镜效应的观测表明爱因斯坦的广义相对论确实是引力作用方式的正确描述。
研究引力透镜对遥远类星体光线的影响，也有助于解决关于宇宙年龄和宇宙当前膨胀速率的争论。”
虚妄说道。
“我记得，来自爱沙尼亚塔尔图天文台和dg汉堡天文台的一个天文学家小组，从一个叫做qso0957+561的类星体的两个像，测量了光线通过中间星系附近两条路径时发生闪烁的时间差。
他们在1995年发表的结果表明，哈勃常数值必须小于70公里每秒每百万秒差距。
引力透镜方法的巨大魅力，在于它是哈勃常数的一种干净的量度，在于它处理的是非常遥远的天体。”
五号说道。
“这能说明什么？”
楚云问道。
“这能说明，当遥远类星体闪烁时，你需要做的全部事情就是记下一个像中的闪烁，然后等待另一个像中对应的闪烁出现。”
五号说道。
“为什么？”
楚云继续问道。
“因为光的传播速率是光速，你将能够得出绕过中间星系的第二条路径要远多少。
由于几何关系，到中间星系和到类星体本身的真实距离在计算中消去，因而时间延迟给出哈勃常数的直接量度。
但你必须有耐心——对于qso0957+561，延迟时间长达423天，而且你还得监测好几次闪烁以确信得到的结果是正确的。
我想这个问题，可以从这里开始结束了。”
五号异常自信地说道。
“不如我们来说一下，引力辐射，你们觉得如何？”
李思特问道。
“可以，这引力辐射不就是有质量的物体按某些特定方式运动时在时空结构中引起的波动。
与加速度和轨道运动相关联的引力辐射是阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论所预言的，并以光速传播。”
五号说道。
“为什么这样说？”
楚云继续问道。
“那是因为，该理论认为，除了有强引力场的地域外，引力辐射完全可以忽略。
虽然引力辐射还没有直接探测到，但它的存在已由1980年代的脉冲双星观测得到证实。
用一张拉紧的橡皮膜代表时空，并将物质想像为镶嵌在橡皮膜中的密实团块，就可以很清楚地说明引力辐射的起源。
当一个团块振动时，它通过橡皮膜发出波动，这些波动将引起其他物质团块振动起来。
这与振动的带电粒子以波的形式发出电磁辐射，引起其他带电粒子振动起来很相似。”
虚妄说道。
“这好像不容易探测对吧？”
楚云问道。