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[求助]漫谈统一场论(1) [复制链接]

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只看该作者 60楼 发表于: 2012-09-28  粉丝: 4   好友:3
量子引力的证据
另一个证据来自σ模型。牛顿引力势与库仑势都是纵向势,并且它们都是标量势。π介子是一种赝标量粒子,可是σ模型需要有一个标量场存在,于是Levy和Gell-Mann提出了一个标量粒子,即σ粒子。问题是实验上基本上否定了σ粒子的存在,可是σ模型是现在的极矢量量子场论的基础,否定了σ粒子也基本上等于将标准模型来了一个全盘否定。能否巧妙地解决这一困境呢?实际上只要有一个与牛顿引力子相类似的轴矢量规范粒子存在,就可以解决这个问题。极矢量与轴矢量对偶,π介子同时就有了赝标量成分和标量成分。

有了这些理论基础,我们大体上可以解决天文学的另外一个难题了——II型超新星是如何爆发的,天文学家们已经观测到了3000多例II型超新星爆发,而理论物理学家们却给出了II型超新星无法爆发的荒唐结论。我们认识到,II型超新星爆发实际上是牛顿-庞加莱凝聚的结果。电子与中微子配对相当于牛顿引力子,中微子的极化方式与牛顿引力子相同。

电子却有三种极化方式(两种横向极化和一种纵向极化),因此电子-中微子的牛顿凝聚只能产生赝能隙,电子的横向极化会破坏超流动性,只有当大质量死亡恒星的内爆物质吸积超过一定阈值后,内核会经历一次对称性自发破缺,即从三个方向锁定到纵向方向,进入真正的超流态从而导致II型超新星爆发,作为对称性自发破缺的一个结果,爆发后的中子星残骸会被一个很大的力“踢出”——观测表明,通常新生中子星都有一个约1000km/s的速度。
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只看该作者 61楼 发表于: 2012-09-29  粉丝: 4   好友:3
量子引力的证据
最让人惊讶的,恐怕还是II超新星爆发与铜氧化物高温超导体之间的相似性。接下来的问题是,在什么条件下牛顿-庞加莱凝聚会转换成爱因斯坦-玻色凝聚? 铜氧化物高温超导体给了我们一些启示,在一个比较高的温度,首先有了牛顿-庞加莱凝聚产生赝能隙,继续降低温度到达超导转变温度时,形成玻色-爱因斯坦凝聚开始进入超导状态。

我们已经发现广义相对论的绝对时空观为何会破坏重子数守恒的原因了,实际上史瓦西解仍然延续了绝对时空观的这个弊端。这表现为史瓦西解中,叶汇(foliation)之间是不等价的,而在我们的规范引力论中,所有的叶汇都是等价的,也就是说,实际上所有的叶汇都位于一个抽象的空间中(相当于一种广义的规范场),仅当发生相互作用时,叶汇才与具体的物理过程联系起来(类似于规范固定)。对于引力场的弱场近似,规范描述与史瓦西描述等价。

对于强场而言,规范描述与史瓦西描述的区别开始显现。史瓦西描述会破坏重子数守恒定律,而规范描述则很“尊重”极矢量场。以核力为例,核力的耦合常数远大于1,按照史瓦西描述,核子应该是一个小黑洞,那么两个小黑洞(质子和中子)为什么不会合并成一个黑洞呢?史瓦西解无法解释这个问题。但用轴矢量的规范理论很容易理解,耦合常数远大于1只不过意味着轴磁场很强,但事实上轴矢量很“尊重”极矢量,从而会保留质子和中子的全部信息,正是因为质子和中子都带有极矢量的荷,所以它们并不会合并成为一个小黑洞。

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只看该作者 62楼 发表于: 2012-09-29  粉丝: 4   好友:3
量子引力的证据
乍一看,引力的规范理论会让人吃一惊,假如物体有自转,那么这岂不是意味着离开自转中心越远速度越快,如果仍然按照马赫原理或者牛顿水桶实验来理解,超过一定距离后,物体的移动速度会远远大于光速。但仔细分析一下,你就会发现,这实际上是引力的规范理论的一个优点。因为天体实际上带的是自旋,这个速度根本不是群速度,而是相速度。

这样,旋涡星系的旋臂结构就很容易理解了。旋臂上的天体(例如太阳)显然带有银河系的“引力磁”信息,“引力磁场”被“冻结”在了旋臂中,旋臂正是引力磁的磁力线。这样的解释与磁场被“冻结”在太阳的磁力线中是不是有惊人的相似之处。事实上,这样的巧合不是偶然的,因为我们发现太阳也有自旋,这样就很容易解释为什么太阳有一个22年的磁场周期。

自旋与自转之间会相互转换,也就是说,太阳也服从Klein-Gordon方程,只是相对论量子力学中的Klein-Gordon方程是对平直时空而言的,而自旋和自转是弯曲时空的表现,所以服从的是平直-弯曲对偶时空的Klein-Gordon方程。假设我们用一种自旋荷表示太阳的自旋,每隔11年自旋荷就会冲过头,而太阳的较差自转则充当了“恢复力”的角色,导致太阳极区的磁场每隔11年翻转一次。有趣的是,地球学家们发现,历史上,地球的南北磁极也不止一次地翻转,这意味着实际上地球也有自旋。还可以解释中子星问题,观测表明,某些中子星有自转突然加快的现象,现在我们知道,这可能是自旋转换成自转的一种表现形式。
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只看该作者 63楼 发表于: 2012-09-29  粉丝: 4   好友:3
物质决定意识
我们发现,极矢量与轴矢量是借助弦互相转换的,不过这种弦不是真实的弦,更不是玻色弦和费米弦,是一种带有超对称性质的抽象的弦。这一下子可以解决好几个问题。当我们将极矢量的真空态,即|0>到|0>的跃迁——转换到轴矢量的基态,即|1>到|1>的跃迁时,我们说过,需要利用超对称性将极矢量的量子涨落压制掉,才能出现轴矢量的宏观量子涨落。

这就意味着存在一种(抽象的)费米弦和玻色弦连接起来的弦(我们不妨称之为庞加莱弦),由于费米子的零点能是-ħ/2,玻色子的零点能是ħ/2,所以庞加莱弦的零点能是0。庞加莱弦体现在极矢量量子场论中等价于最小耦合原理。正是因为这一点,无论你用唯心主义的极矢量量子场论方法,还是用辩证唯物主义的轴矢量方法计算核子的质量给出的结果是一样的。

也正是因为这一点,我们看清了极矢量量子场论的无穷大实际上是可以避免的。量子场论预设了一个充满以太的真空态,正是这个真空态导致的无穷大。现在轴矢量的|1>到|1>的跃迁并不需要一个充盈的真空态,仅当有物质存在时,才需要考虑基态。因此利用“物质决定意识”我们就可以解决量子场论的无穷大问题,这是关系到量子场论“名誉”问题的大事。

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只看该作者 64楼 发表于: 2012-09-29  粉丝: 4   好友:3
物质决定意识
我们看到,利用庞加莱原理可以解决量子场论的无穷大问题。这给我们的启示是,不要预设一个Almighty的真空态,仿佛自己像上帝一样;按照庞加莱原理,当有相互作用时发生时,自然会有基态冒出来供计算使用。联想到广义相对论的问题,也是预设了一个曲率,实际上当相互作用发生时自然会有曲率出现。所以我们看到问题的症结就是,需要将量子场论的最小耦合放到一个抽象的空间中,广义相对论的叶汇(foliation)也放到一个抽象的空间中。最小耦合和叶汇都违反了一条重要的官场定则:“对于暂时不需要做决定的事,千万别急于做决定”。很明显,没有必要急于将最小耦合和叶汇放到具体的物理时空中。

这也可以拯救弦理论,通过庞加莱弦,可以推导出核子半经典理论:(f2M)平方=(gμ)平方,其中g是核子耦合常数,M是核子质量,μ是π介子质量。现在我们知道,这个半经典公式其实是量子化的。弦理论鼓吹宇宙弦,但这都是些空想,离现实差距太远。我们看到,射电星系中大质量黑洞产生的喷流其实就是一种庞加莱弦具体到物理时空时的表现,有的喷流已经至少喷了几百万年,喷出的典型速度是99.99%光速,只有用庞加莱弦“藕断丝连”时,中心引擎才能如此长时间、高效率地供给喷流能量。宇宙中另一个高能现象,伽马射线暴,也需要中心引擎在1万秒内持续输出极大的能量,很明显也只有当庞加莱弦作为“真空态”,引力能产生的宏观量子涨落才能够高效率地、长时间地持续不断地输出如此大的能量。

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只看该作者 65楼 发表于: 2012-10-01  粉丝: 4   好友:3
量子等效原理的证据
我们发现,大自然其实是理想主义者,喜欢生活在Utopia里,原先的量子力学是如此,现在引力也是如此。轨道-自旋的对偶性相当于平直时空与弯曲时空的对偶性,不过此时的平直时空与弯曲时空都是一个抽象的时空,作用则相当于Felix Klein的抽象空间中的自同构群。

实验物理学家们发现了声致发光的现象,令他们百思不得其解,理论物理学家们也给不出合理的解释,原因是声波的能量与光子的能量相差了差不多十二个量级。有人提出了坍缩理论,我们认识到,这其实是牛顿-庞加莱统计转换为玻色-爱因斯坦统计的一个典型例子。有些量子物理学家认为,当你不去看它的时候,量子力学的波函数无处不在,而当你去测量的时候,波函数就会迅速坍缩为一个粒子,变成你看到的样子。我们不太赞同这种唯心的解释,而更倾向于唯物的解释,波函数也应该是一种存在的形式,不管你去不去看都会形成粒子。

声波可以以声子的形式存在,典型能量差不多是meV量级。不过此时的声子不是固体物理意义下的声子,根据爱因斯坦-薛定谔对偶性,由于无质量场比有质量场能量稍低,会发生Jahn-Teller转变,声波的能量会暂时寄存在有质量场里。由于等效原理的量子化方式相当于添加了一个速度势,所以更准确地说,此时的声子应该称为轴磁振子。
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只看该作者 66楼 发表于: 2012-10-01  粉丝: 4   好友:3
量子等效原理的证据
轴磁振子的能量可以平摊在很多个原子或分子上,这与自旋涨落引起的极磁振子类似。但对于磁场而言,轴磁振子是一种隐对称性。例如有一种重电子金属,测量到的磁化率只有0.04左右,但比热却异常地大,显然异常大的比热不会是极矢量磁振子引起的,如果用轴矢量磁振子来解释就没有问题了。声致发光的秘诀就在于,很多个原子之间的量子干涉已经形成,一旦条件成熟,就会以粒子的形式出现,波函数坍缩使能量从meV提升到eV量级。

利用牛顿-庞加莱统计和玻色-爱因斯坦统计之间的对偶性还可以解释碳足球C60的高超导转变温度,碳足球又称富勒烯,掺钾后的碳足球超导转变温度可达40K。电子可以感觉到晶体的结构,例如你可以让电子穿透石墨晶体就可以在荧光屏上看到电子形成的干涉图案。但对于碳足球而言,不可能做电子干涉实验,因为碳足球是球对称的。

但是,钾贡献的载流电子仍然能够感受到碳足球的存在。运动时有量子干涉产生,电子不运动时仍然有量子干涉,只是此时碳足球是不运动的,所以能量只能以爱因斯坦-薛定谔对偶性的方式冻结在碳足球里,由轴磁振子和电子的相干产生一个能隙。由于载流子密度低,一个电子相当于有60个碳原子帮助,所以高达40K的超导转变温度就不足为奇了。
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只看该作者 67楼 发表于: 2012-10-04  粉丝: 4   好友:3
引力的规范理论
引力中的很多现象只能用自旋来解释,例如地球的Chandler自由摆动和太阳的22年磁场活动周期。这些现象可能已经持续了至少数亿年之久,利用经典物理来解释都不合适,因为经典机制都是耗散机制,只有自旋是非耗散机制。这也就意味着所有的经典物体都有自旋,一块大石头和黑矮星都有自旋,只不过它们的自旋是0,你也可以称之为超级Higgs粒子。

所以实验物理学家们不惜花费上百亿美金寻找Higgs粒子还是有意义的。只不过,现在你可以将宇宙中所有天体都当成是Higgs粒子。作为地球和太阳来讲,宁静部分就是Higgs,而活动部分为自旋为1/2的准粒子。当然,对于太阳来说,你无法将她老人家的宁静部分和活动部分拆开来,正所谓“手心手背都是肉”。也就是说,地球和太阳的活动部分和宁静部分是通过汤川(Yukawa)耦合相互联系的。而活动的强度就相当于耦合常数。

现在看到,引力场与极矢量的规范理论是多么相似,我们追寻的是统一理论,相似意味着我们离目标很近了,不相似反倒是离目标很远的标志。这里要用到Poynting的想法,Poynting认为,不能将标势和矢势作为两个规范势来考虑,而应当将它们的乘积作为一个势来考虑;在引力中,我们知道可以用对易子来定义曲率,假设引力也用Poynting规范势来定义,那么就需要将对易子换成量子场论中的对易关系。
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只看该作者 68楼 发表于: 2012-10-05  粉丝: 4   好友:3
量子引力的证据
通过雷达回波,科学家们发现,水星的自转表明水星有一个液体内核。另外水星有微弱的磁场,强度大约是地球磁场的1%。这也意味着水星有一个液态的内核,这与现在的行星演化理论是矛盾的,因为水星的质量大约只有地球的1/20,在漫长在地质年代过后,水星内部的热量应该早已散尽,内核早应该凝聚成固体。现有的各种理论均无法解释这个现象。

我们认为,是太阳的引力辐射一直在加热水星,太阳中微子失踪的原因可能是正、反中微子湮灭成了实牛顿引力子。水星上的光子辐射虽然很强,但光子只能加热水星表面,热量最终还会散发到宇宙中。牛顿引力子辐射则不同,由于引力的耦合很弱,所以实牛顿引力子可以穿透到水星的内部甚至是内核被水星吸收;另外,引力又是宏观量子化的,这样牛顿引力子的能量被众多粒子分摊开来,以热量的形式在水星内部被保存下来。

实际上,我们认为,地球内部很热也是由于地球不断吸收太阳的引力辐射的结果。有人认为,地球内部的热量是由放射性元素衰变产生的,但这种理论会产生两个大问题,首先是那么多放射性元素从哪里来?其次,假如地热是由放射性元素衰变产生的,那么难道火山爆发和地热温泉不会将放射性元素带到地球表面上来吗?这种核泄漏产生的放射性要比福岛原子能发电站产生的核泄漏能量强万亿倍,人类恐怕早已灭绝,更谈不上去享受温泉了。相比之下,牛顿引力辐射是一种相当干净也相当安全的能量来源,用来加热地球再合适不过。

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只看该作者 69楼 发表于: 2012-10-05  粉丝: 4   好友:3
量子引力的证据
我们认为,量子引力有望破解太阳物理的一些难题。首先,是人们普遍认为的引力很微弱的问题。从量子力学角度,当你实施一个正则变换,耦合常数就会消失,所以耦合常数大小不是问题,量子现象只跟能量有关。再说,太阳的引力也不弱,它的质量是地球的几十万倍。

有可能解释太阳中微子失踪的问题,太阳上面发生的弱衰变有可能不是以单粒子激发的形式出现的(这相当于Weinberg-Salam理论预言的那种形式),也有可能是集体激发。因为电子与中微子可能产生配对(类似于β衰变中的Fermi跃迁),但是这种配对只能产生一个赝能隙,也就是产生一个类似于赝牛顿引力子的配对。一旦时机成熟,牛顿-庞加莱统计就会转换成爱因斯坦-玻色凝聚,产生真正的爆发。此时,电子的横向部分和质子转变成中子,而电子的纵向部分会与中微子转换成牛顿引力子,这个过程就不辐射出中微子。

这等于说,太阳上的核反应过程有可能不是零散地发生的,而是可能成团地发生的。你可能会认为这纯属天方夜谭。但太阳上面的确经常有成团爆发的现象,例如耀斑、软X射线暴、硬X射线暴以及伽马射线暴。注意到这里讨论的机制与前面讨论的II型超新星爆发机制有共同之处。这说明II型超新星产生的伽马射线暴其实与太阳的伽马射线暴有共同之处。迄今为止,天文学家们确实观测到了5例超新星爆发与伽马射线暴成协。
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只看该作者 70楼 发表于: 2012-10-05  粉丝: 4   好友:3
暗物质粒子
由于暗物质粒子属于纯轴矢量粒子,所以,轴矢量量子场论就比极矢量量子场论更有发言权,我们不妨尝试推导一下暗物质粒子可能有的性质。质量有可能是几个MeV。我们发现,宇宙中所有天体的宁静部分都相当于Higgs粒子,而活动部分相当于自旋为1/2的准粒子。也就是说,Higgs部分相当于绝对零度的情况;事实上,我们知道绝对零度是不可达的;所以,这自旋1/2的部分总是存在的,只是随着温度的降低,活动的幅度逐渐减小而已。

自旋1/2的部分与Higgs部分经由汤川耦合绑定。在极矢量量子场论里,通常汤川耦合常数远小于1,这是因为极矢量Higgs粒子的质量相当大(据CERN的消息是126.5GeV)。但是,对于暗物质粒子,它的汤川耦合常数是1,这是因为暗物质粒子的质量就是Higgs粒子的质量,实际上它的Higgs就是它自己。这样就诞生了一个奇怪的粒子,它既不是费米子,也不是玻色子,而是费米子和玻色子合二为一的粒子,事实上它就是传说中的超对称粒子。

可以从波函数推导出这个结论:波函数(|薛定谔鸡>+|薛定谔蛋>)/√2相当于自旋1/2的部分,波函数(|薛定谔鸡> -|薛定谔蛋>)/√2相当于Higgs部分。这也是我们认为超对称确实存在的原因,超对称暗物质粒子就是自己的超伴子,而不用去大型加速器上寻找超伙伴粒子。
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只看该作者 71楼 发表于: 2012-10-06  粉丝: 4   好友:3
太阳自旋的证据
利用Feynman替换mv→LI,可以看到经典动量与磁性之间的联系。现在太阳物理中比较流行的是Babcock的太阳发电机模型,Babcock的模型认为太阳的磁场存在于太阳的表面附近,但也有人不同意这个观点。我们发现,要用太阳自旋来解释太阳的22年磁场活动周期比较合适,最直接的证据是太阳活动周期可以已经存在几亿年了,一定是某种内禀机制在起作用。

轴矢量物理用螺旋群解释自旋,极矢量物理用Pauli矩阵解释自旋。要将螺旋群约化成Pauli矩阵需要几个步骤。假设太阳整体是一个自旋球体,用爱因斯坦-薛定谔对偶性,意味着太阳有一个内场,这是因为无质量场比有质量的场能量稍低。假设z轴为自旋轴,这个z轴有一点像弦;x-y平面就会产生正、反两个涡旋,这两个涡旋互有相对运动。

当正、反两个涡旋相遇,与极矢量的观点不同,极矢量场论认为它们会互相湮灭;由于能量守恒定律,正、反两个涡旋相遇后,在轴矢量场中它们不会互相湮灭,而是携带着最大动量冲过了头,导致太阳磁场南、北极性反转。此后,弦充当了恢复力的角色,又将冲过了头的两个涡旋拉了回来,并在11年后让它们再次相遇,这样就得到一个22年周期的振荡解。
离线xuanyz

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只看该作者 72楼 发表于: 2012-10-06  粉丝: 19   好友:16
多谢分享,学习了,呵呵呵
大家都是来学习的
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只看该作者 73楼 发表于: 2012-10-07  粉丝: 4   好友:3
太阳自旋的证据
利用太阳自旋,可以比较容易理解太阳物理的很多问题。例如,黑子为什么是黑的。太阳整体是一个自旋球,而太阳内部也有很多较小型的自旋球,有时这些自旋球会随着太阳对流层的流动而浮到太阳表面上来。由于爱因斯坦-薛定谔对偶性,这些自旋球内部本来就是黑的,因为它们的能量比周围低。只是在太阳内部时我们无法看到,浮到太阳表面后,黑色的核心才表现出来。

利用同样的原理,我们还可以理解其他物理分支的一些问题。例如原子核物理中,核子配对为什么会产生一个1MeV的能隙。通常情况下,核子的自旋是固定的,自旋朝上就会一直自旋朝上。可是当两个自旋指向相反的核子配对后,它们就会产生极性反转的情况,一个核子的自旋无法反转,但两个核子的自旋反转周期恰好互补就能够反转,这时能量就会降低,从而产生能隙。我们看到,这和两相极性相反的黑子通常成对出现是同一个道理。

按照同样的逻辑,也可以理解铜氧化物高温超导体的配对机制。铜氧化物的母体是反铁磁绝缘体,我们知道,处于反铁磁态的两个电子本来就类似于Cooper对,其中的两个电子自旋相反,但它们不会产生极性反转的情况。掺杂后,借助于轴矢量力,反铁磁的两个电子就会同时极性反转而产生共振,并进一步产生能隙,看起来掺的汞、铋等自然界最重的元素纯粹是为了提高轴矢量的强度。
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只看该作者 74楼 发表于: 2012-10-07  粉丝: 4   好友:3
强相互作用的M-理论
弦理论的M-理论还没有着落。利用我们发现的超对称暗物质粒子,却可以将QCD、组分夸克模型和经典弦等统一起来。不妨称超对称暗物质粒子为暗夸克,它还有一个伙伴,就是我们发现的庞加莱弦。庞加莱弦可以生成相乘性量子数,而暗夸克可以生成相加性量子数,因此,它们可以构成Girard空间中的乘法和加法算符,即构成一个完整的轴矢量量子空间。

如果将暗夸克和庞加莱弦都放到核子中,则暗夸克与海夸克对偶,而庞加莱弦的行为有点像胶子。当你实施一个极矢量场到轴矢量场的变换后,就会发现,夸克的费米-Dirac统计性质(即反对称性)生成了组分夸克的质量;这是因为自旋磁矩与质量成反比。打一个比方,耗子和大象都是自旋为1/2的生命周期,大象的体重比耗子重的多,因此自旋频率就慢得多。

另一方面,变换后你可以发现,夸克-胶子的玻色-爱因斯坦统计被变换成了核子的牛顿-庞加莱统计;夸克-胶子的玻色-爱因斯坦统计要求核子是点粒子,而牛顿-庞加莱统计则表现为一个并发的波函数;因此,牛顿-庞加莱统计与玻色-爱因斯坦统计的对偶性其实就是波-粒对偶性。经过这个变换后,你就会发现,夸克-胶子耦合常数(0.1量级)被映射成了核子之间的耦合常数(13.5量级),也就是说,色磁场被映射成了轴磁场。
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水星内核之谜
质量只有地球1/20的水星,是距离太阳最近的行星,也是最为神秘的天体之一。比如,它的内核的特性就一直是个谜。传统的观点认为,由于水星的个头太小,因此在长达数十亿年的演化过程中,其内核应已冷却成固体的铁。但约30年前,“水手十号”探测器掠过水星时却惊奇地发现,水星也存在磁场,虽然其强度只有地球的1%左右。要知道,金星是没有磁场的,火星和月球虽然曾经存在过磁场,但现在都已过了活跃期。
当然,存在磁场,并不代表水星的内核就和地球一样是流动的,因为可能的形成机制有很多种。一直到最近,美国康奈尔大学的天文学家才利用直接观测到的数据,证明了水星的内核至少是部分熔化的,或者说是流动的。
要判断内核是否流动,从原理上说并不困难:我们只要让鸡蛋旋转起来,一旦旋转被破坏,就很容易分辨出哪个是生的,哪个是熟的。同样,科学家们向水星表面发送雷达信号,通过精确测量回声中显示的不规则性斑点,就可以了解其纵向振动的特性——由于水星的形状存在微小的不对称性,因此,在围绕太阳旋转时,会产生极小的扭曲。
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水星内核之谜
研究发现,水星这一振动幅度,是全固体行星模型预测值的2倍。最可能的解释,就是水星内核的旋转速度和外壳不同,即内核是处于流动状态的。如果水星内核真是液态的话,那么,对于理解水星的形成以及演化,将具有十分重要的意义。
到目前为止,近距离探测过水星的只有美国宇航局的“水手10号”(Mariner 10)宇宙飞船,它于1974~1975年飞过水星,并记录下了水星微弱的磁场,但科学家认为由于水星体积很小,因此它的内部早就已经凝固了。而通常人们认为,与地球一样,如果要产生磁场,它就必须要有一个融化的内部。例如月球和火星,在远古时期它们都曾存在巨大的磁场,但后来都消失了。
有此看来,水星磁场究竟是怎样产生的?为了弄清楚这个问题,我们或许应该对产生地球磁场的机制做更加深入的了解和研究,当然,水星磁场也有可能是某种我们从来没有想过的原因造成的,问题有待进一步地探讨。
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只看该作者 77楼 发表于: 2012-10-10  粉丝: 4   好友:3
旋涡星系的起源
目前在地球轨道面(黄道面)上对日地空间进行实地测量的结果表明,在黄道面上行星际磁场呈扇形结构。实测还表明磁力线形如阿基米德螺线。日冕物质为高导电等离子体,磁场与物质冻结在一起,因此扇形磁场是由太阳风输运到行星际空间的,行星际磁场是太阳磁场的延伸。有一种蜗轮机状模型,可以说明太阳系黄道面上的扇形结构。

实测的太阳系行星际磁场结构与银河系的旋涡结构几乎一模一样,提示了它们有相似的起源。如果认为,银河系的旋臂结构是由于磁场引起的,那肯定是“天大的笑话”,但如果旋涡结构起源于引力磁效应,那就一切都说得通了。我们推导出的轴矢量暗物质粒子产生的引力与光子类似,携带一半是引力电,一半是引力磁。与光子和轴矢量暗物质粒子类似的还有黑洞的视界,也是一半引力电、一半引力磁。

由于暗物质比普通物质多得多,我们大致可以断定银河系的引力是一半是引力电、另一半是引力磁,占了一半的引力磁效应十分有利于形成旋涡结构。这还可以解释另外一个问题,天文观测表明,星系中心的超大质量黑洞的质量似乎与星系的质量是成正比的,我们看到,超大质量黑洞在旋涡星系中的地位与太阳在太阳系行星际磁场中的地位是类似的,超大质量黑洞是引力磁的会聚点,而太阳则是行星际磁场中磁力线的汇聚点。


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只看该作者 78楼 发表于: 2012-10-17  粉丝: 4   好友:3
惯性和宇宙学
我们在第十三章最后部分达到的知识境界,代表了大部分天文学家对有关宇宙起源和结构问题所持有的普遍性观点。这一图像有着许多值得褒美的特点。以爱因斯坦引力定律为基础的这些最简单的模型,表现出我们所观测到的宇宙膨胀,也解释了哈勃定律。而且,这种宇宙学理论并非纯属推测之见;它已经激励着人们在光学天文和射电天文领域内进行了许多很有意义的观测检验。宇宙学家们总想把现已知道的物理定律外推式地应用到大爆炸以后的早期阶段中所具有的极端条件,他们在这方面所寄托的信念已经取得了丰硕的成果,那就是对于微波背景辐射以及氦和氘观测丰度的起源问题有了某种理解。
可是,由这些成功而来的是有点自鸣得意的情绪,我们感到这种情绪对宇宙学的进一步发展是有害的。人们已经产生了一种印象,即认为热大爆炸图像大体上总是正确的,而现在我们所必须做的全部事情只不过是补充一些细节而已。这种思想状况在许多方面有所表现。研究宇宙学的任何非标准途径都被认为是异端邪说,任何观测资料要是不能同标准图像相一致的话就会对它产生怀疑,这样一种认识状态所带来的结果就是忽视了标准图像的真正困难之所在。
我们认为,由大爆炸瞬间t=0所引起的困难是不容回避的。为什么整个宇宙偏偏就是在过去某个时间t=0时一下子创生出来的呢?为什么我们就不能把宇宙的历史延伸到大爆炸之前呢?既然有很多种其他的可能性存在,为什么原始爆炸偏偏会产生出一个均匀各向同性的宇宙呢?在早期阶段中,宇宙各部分之间的交流范围是非常窄的,那么微波背景又怎样会变得像今天的观测资料所表明的那么均匀呢?
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只看该作者 79楼 发表于: 2012-10-17  粉丝: 4   好友:3
惯性和宇宙学
请注意,根据相对论,大爆炸(t=0)瞬间的几何图像是奇异的,它的性质同第十一章中所讨论过的引力坍缩问题中出现的时空奇点差不多一样。由于物理定律在这类奇点处失效,宇宙学家们根本不可能对上面提出的大部分问题做出回答。我们不得不满足于这样的一种说法:所有这一切全是由初始条件决定的。戈尔特曾经说:“宇宙之所以有今天,正是因为有它的过去”,而前述说法也只不过是戈尔特的另一种表示而已。
在附录D中我们对稳恒态理论做了介绍,这种理论试图撇开奇点,同时把物质创生引入物理学的范围之中。但是,目前来说,这一理论看来无法对观测到的微波背景做出解释,因而它在现在还是令人怀疑的。
这一章内我们要对研究这些问题的另一条途径加以简要的介绍;这条途径将从不同的角度来观察标准大爆炸图像,并且由此可以得出一种理论,而它的前景则要比广义相对论更为宽广。它的另一个优点是同时应用了马赫原理——这条原理力图所物质的惯性同宇宙的大尺度结构联系起来。