正文  07.时间光锥(2)   加入书签
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    如此近的距离,使得巨星的物质不断被黑洞吞噬,这个黑洞的周围形成了一个旋转的吸积盘,黑洞的引力使得吸积盘的温度非常的高,大概上百万摄氏度,如此高的温度,让吸积盘产生了强烈的X射线,但吸积盘的尺寸不是很大,所以无法看到它的光学图像,只能探测到X射线。这就有了最开始的探测,一个明亮的X射线源却没有对应的光学体。也正是这个现象,才让那个无法看见的黑洞被我们捕捉到。从1915年广义相对论的提出,到1916年史瓦西计算出黑洞的解,1990年,80多年的时间,我们最终找到了它的存在。让我们把目光再次看向天鹅座,天鹅座X-1的方位,有关黑洞所有的故事就是在这里被验证的。”
    向怀明:“这是具有三颗恒星的三体系统,一个距离我们大约1330光年,被奇特型环包裹的三体系统,看着非常的梦幻。我们先来看它的方位,这个系统位于猎户座,猎户座是赤道带的一个星座;所以,在北半球的我们可以很好的寻找,尤其是在冬季的夜空它非常显眼。那么在晴朗的夜空,我们可以看到七颗明亮的恒星,组成了一个像沙漏的形状,这边是我们所说的猎户座的参宿七星。中间这三颗排列组成腰带的是参宿一、参宿二、参宿三,腰带的右方则是猎户座最亮的星参宿七。左方呢,是参宿四和参宿五。参宿四这几年很受欢迎,天文学家一直在关注着它,因为它即将发生超新星爆发,这个就是猎户座的参宿七星。
    那么,我们这次要说的三体系统呢,则是在参宿五的附近,这个系统位于的视星等在10等左右,所以裸眼是看不见的,需要借助望远镜才能看到它。这个系统被天文学家标记为猎户座GW,它最初是于1949年发现,但直到2020年天文学家才注意到,它的奇特圆环。猎户座GW具有三颗恒星,这三颗恒星A星和B星相距很近,约为1。2个天文单位。一个天文单位呢,就是地球到太阳的平均距离,1。5亿千米。所以1。2个天文单位,那么它们两个的距离和地球到太阳的距离差不多,这两科恒星呢,是先组成了一对双星,彼此互相绕转,绕转的周期约为242天,轨道是近似圆形。之后呢,它们再和第三颗恒星C星互相绕转,C星距离它们俩约为8个天文单位,绕转的周期大概是11年。
    这三颗恒星,说是恒星呢,但目前还不能算作真正的恒星;因为它们正处于恒星演化的早期,还未启动内核的巨变反应。所以它们这个时候,相当于恒星的幼儿时期,我们称这个时候的恒星为前主序星,或者金牛座T型星。金牛座T型星,是以金牛座T星为原形命名的,因为金牛座T星是人类发现的最早的前主序星,所以之后这个阶段的恒星便被称为了金牛座T型星。处于这个阶段的恒星都有一个共同特点,那就是它们的外围几乎都存在一圈环绕的尘埃盘。这圈尘埃盘,我们称为原行星盘,行星的形成便是在这里。在发现猎户座GW的原行星盘之前,我们看到的星盘都是这么一个圆形的平面,所以也就认为原行星盘,或许也就是这么一个圆盘的形状了吧。
    但猎户座GW的出现,改变了这个看法。2020年,天文学家利用亚毫米阵列望远镜以及近红外望远镜,对GW的尘埃盘进行了成像。这一次的成像,是用来探测GW的三维结构;那么在成像时,天文学家发现GW的尘埃盘存在密度很大的环,R1,R2和R3。R1和R2是外围的两个环,它们两个很平常,位于盘的平面中。但这个R3存在很严重的错位,并且在它的周围还发现了不同的散射尘埃。这表示,R3错位环的周围存在一些密度低的尘埃气体包裹。包裹的尘埃呢,与大盘相连接,那么再结合其它观测的物理数据,天文学家最终模拟出了GW原行星盘的三维结构。
    于是,就有了我们现在看到的这幅画面,一个梦幻般的原行星盘;对于它形成的原因,天文学家认为这可能是三体混乱的引力,导致了大盘的撕裂而形成。而这样的圆盘,最终可能会出现独特的行星轨道,就是在R3环中形成的行星;它和大盘中诞生的行星其轨道也将存在错位,这是与太阳系内行星轨道完全不同的运行方式。我们知道啊,太阳系内行星的轨道呢,几乎都在一个平面,这个我们称为黄道面,为什么是这样的运行方式呢?就是因为它们诞生于同一个原形星盘,但猎户座GW错位的星盘就不一样了,它们的行星轨道将非常的立体。那么独特的星盘,再加上三颗绕转的恒星;所以,这个恒星系在形成后,应该会非常的特别。”
    中午的阳光透过格子窗洒在大家身上,桌上的茶杯,茶壶也显得精致、古朴,空气中弥漫着淡淡的茶香。左海宇说,“很受启发,多有裨益。”向景兰也说,“虽说都是理工科,同门不同类,听一听也是开眼界。”大家陆续地往外走,向怀明回头说,“领导,给我们讲讲时间光锥呗。”郝秋岩说,“先问问廖老师,空间维度讲完才能讲时间光锥。”
    征求一下廖大伟意见,告诉他谁讲都一样,没啥差别。郝秋岩准备了一下资料,隔天讲维度空间:
    “如果说维度这个概念谁最熟悉的话,其实并不是物理学家而是数学家。维度空间也是基于我们数学计算形成的。维度可以说是一个数学概念,也是一种世界观。在数学中我们会引入变量进行计算,比如一元方程中X作为变量时,这就是一维。XY作为变量的二元方程就是二维。XYZ就是三维,以此类推可以有很多维度。当这些变量以一个点为参考系时,就能得出我们需要的几何空间,但这似乎只存在于数学层面的多维度。
    在我们认识中,空间是相对的,多少维度也是相对的,这也是基于生活中的常识。当我们的三维空间线再也无法延伸时,我们三维空间就成了其他更高维度空间的点,形成更高级别的维度空间。当我们现在感知的三维空间可以无限制地延伸时,宇宙永远只能是我们感知的三维空间。就像蚂蚁一样,只能感知在自己的平面世界里。换个角度说,在高级外星生命眼中,我们何尝又不是我们眼中的蚂蚁?
    看大屏幕,三维空间是我们在日常生活中,非常熟悉的空间概念,它是由三个基本维度构成:长度(长)、宽度(宽)、高度(高)。在数学中,三维空间通常指的是欧几里得空间,其中每个点的位置都可以通过三个坐标(x、y、z)来确定。爱因斯坦的广义相对论,把时间视作于空间三位同等的维度。时间和空间在广义相对论并不是分开的实体,而是统合成了四维时空。尽管四维时空能更好地描述宇宙,但是物理学家有多个理由去研究其它维度。弦理论和M理论的一个显著特征,就是需要额外的时空维度,以清除数学上的矛盾。弦理论上的时空是10维,而M理论的时空则为11维。
    霍金1998年在美国《科学》杂志上刊登了一篇关于高维空间的论文,我们暂且称它是M理论,M理论认为宇宙并非是四维的,而是十维的,M理论其实是一种统一场地论学说,它很好的解释了很多四维时空无法解释的问题。
    就像咱们在控制游戏里的人物的行为,他们也只是以为一切的行为都是自己的行为而已。而人的意识怎么投到低维度的世界呢?这里就要提到频率了,四维的人类抱自己的频率和三维世界达成一致,这样就进入三维世界里。当然人只有意识还是不行的,那我们身体就派上用场了,四维世界的频率可能是55,那降低到三维的话频率也会降低,就是把事物简单化,这个频率降低到25,如果进入二维世界的话,频率又得降低才能进入。从高到低是个简单的行为,这在我们猜想里。像电影《穿越时空》有句话:只有爱可以穿越时空Loveistheonethingthattranscendstimeandspace。同样也是我们的猜想。
    北大上学时,刘丰教授的课我也听过,”生命中唯一重要的就是提升你的维度”。一维二维不细说了,一维数轴,二维平面,三维立体,四维比三维多一维,它就是时间!。想象一下,左边有一个1分钟之前的我,右边则是现在的我,把这两个我看成两个点,穿过他们连线。于是,四维空间出现了……二维生物只能看到三维物体一样,我们作为三维生物,也只能看到四维空间的截面。所以我们看不到过去,看不到未来,只能看到此时此刻的世界。然而,四维生物可以看到未来,但是无法改变未来。当然了,这是我们的想象而已,外星文明领先地球文明数亿万年,其星球科技我们可以想象。但是宇宙丛林也并非千篇一律的,总有个高低之分。
    关于维度的讨论一直没有停止过,首先得从零维说起。零维是点、没有宽度、没有高度的点;一维是一条没有宽度、没有高度的线;二维是一个没有高度的平面;三维就是有长、有宽、有高的空间,很直观,因为我们眼见的就是三维的空间。

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