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今天我们要讨论的问题是弯曲空间及其与引力现象的关系，虽说人们能够轻易地想象出一条曲线或一个曲面，但是一旦我们提到三维的弯曲空间时，想必不少人都会感到十分困惑，或许你会认为这是一种极不寻常、几乎属于超自然范畴的东西，为什么人类会普遍“排斥”弯曲空间？难道这个概念真的比曲面的概念更加难以理解吗？  当我们稍稍更深层面的思考时，你会发现人们之所以难以想象出一个弯曲空间，是因为我们无法像观察一个球的曲面或是像观察马鞍这类二维的曲面般，从外面对它进行观察，实际上这也暴露了我们不懂得曲率的严格数学意义，事实上这个词的数学含义同它的一般用法存在很大区别，数学家在描述某个面弯曲的同时，是指这个面上所画的几何图形的性质，它不同于我们在平面上所画的同一几何图形的性质，当我们用它们偏离欧几里得古典法则的程度来衡量曲率的大小时，倘若你在一张平坦的纸上画一个三角形，这意味着正如我们从初等几何学所学的一般，这个三角形三个角的总和等于两个直角。  虽说我们可以将这张纸弯成圆柱形、圆锥形，甚至卷成更为复杂的形状，但是画在这张纸上的三角形的三个角之和，必然会永远保持等于两个直角的状态，令人诧异的是当一个国际天体物理学家团队追踪一对奇异恒星轨道近20年后，终于显示出令人兴奋的新证据，它甚至证明了天体旋转是如何扭曲空间和时间的，也就是扭曲的时空结构。  《科学》中也曾指出这些数据进一步证明了阿尔伯特爱因斯坦在一个多世纪前发表的广义相对论的正确性，相信大家也一定听过牛顿的万有引力定律，虽然牛顿知道万物都会产生这种力，即便两个物体相隔无限远也仍旧会受万有引力的作用，但是牛顿却无从得知，为什么会产生引力，作为高中物理必学的万有引力定律，显然学完后的我们也不知道为什么会产生引力，所以这更加凸显出爱因斯坦广义相对论的高明之处，即引力来自空间和时间的曲率。  而太阳和地球等天体竟能改变这种几何结构，那么，人类为何能够得到这一结果？这是因为一个相对论奇异双星系统“PSR J1141-6545”，大约100万年前，它在恒星爆炸成一颗脉冲星，即中子星之前开始膨胀，还抛掉了附近白矮星上的外核，这些坠落的碎片使得白矮星旋转的越来越快，直到它的一天只能用分钟衡量。  1918年，也就是爱因斯坦发表他的理论三年后，奥地利数学家约瑟夫伦斯和汉斯瑟林就已经意识到，倘若爱因斯坦是对的，这意味着所有旋转的物体，理应都会“扭曲”时空的结构，而在日常生活中，这种影响却微乎其微，几乎检测不到，对于时空究竟是扭曲还是平直的，想必人们心中都有一个不约而同的答案。  显然我们需要一个真切的证据令心中的疑团消散，幸运的是一项最新研究揭开了这一疑惑，事实已然证明宇宙和时间在死星周围形成的漩涡证实了爱因斯坦广义相对论的另一个预言，即时空绕着一颗死星旋转，它再次证明了爱因斯坦所言是正确的，正如科学家认同的一般，时空确实被宇宙中巨大的旋转物体搅动着，因为在PSR J1141-6545双星系统中，科学家看到了由一颗旋转的白矮星所产生的时空效应，也被人类称为帧拖拽。  什么是帧拖拽？实际上帧拖拽就是伦斯-瑟林效应，它表明时空会绕着一个巨大的旋转物体旋转，我们不妨脑补一下，地球被蜂蜜淹没，当行星旋转时，它周围的蜂蜜也会打旋，同样时空也是如此，PSR J1141-6545这种白矮星-脉冲星双星系统是由帕克斯射电望远镜发现的，脉冲星每4.8小时会绕对应的白矮星运行一周，白矮星的快速旋转拖曳着它周围的时空，使得整个轨道的方向发生了改变，1999年，科学家借助澳大利亚帕克斯射电望远镜的实力，在穆斯卡星座发现了一个独特的双星体系，它靠近著名的南十字星座，在这个星系中，无线电脉冲星PSR J1141-6545与一颗相对较大的白矮星相互绕转。  它的“一年”时长不及地球的5小时，因为无线电脉冲星是一种快速旋转的中子星，它可以沿着磁极发射无线电波，不得不说这个脉冲星的轨道非常特别，由于恒星之间的最大间隔几乎不会超过太阳的大小，如此看来它在轨道上会以近100万公里/小时的最大速度在太空中飞行，维维克维卡塔拉曼克里希南博士声称，他是马克斯普朗克射电天文学研究所的科学家，也是我们在前文中提到的论文著第一作者，他在澳大利亚斯温本科技大学攻读博士学位时，就已经对无线电脉冲星PSR J1141-6545进行了数据分析和部分观察，后来根据恒星演化模型，人们得知它的白矮星伴星附近的情况理应大不相同，尽管它比地球小一些，但它的质量却达到了地球的34万倍，这已经相当于太阳的质量。  该阶段人们预计它将在几分钟的时间内绕轴旋转，一位广义相对论的专家兼论文合著者的博士曾表示，假设LAGEOS-1绕着这颗白矮星运行，它的轨道每天只会前进几度，因为该区域时空的牵引力大约是白矮星的1亿倍，如此看来科学家已经石锤了引力与时间、空间的弯曲程度有关，对此，小伙伴们是如何看待的？欢迎在评论区下方留言，感谢观看本期视频，我们下期再见。 |
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