引力波研究称宇宙中只存在已知的四个时空维度

北京时间6月29日消息 , 据国外媒体报道 , 有许多物理理论预测 , 宇宙中除了我们所熟知的四个维度(三个空间维度和一个时间维度)之外 , 还有更多维度 。 如果有了这些额外维度 , 宇宙中一些最复杂艰深的谜团就很容易解释了 。 例如 , 一些解释暗物质和暗能量的理论就以宇宙中存在多个“额外”维度为前提 , 认为这些维度就在我们身边 , 只是尺度过小、难以观察而已 。引力波研究称宇宙中只存在已知的四个时空维度
而在2017年 , 宇宙为我们提供了一个绝佳的验证机会 。 在1.3亿光年之外 , 两颗中子星在相撞后合并 , 产生的引力波如海啸般席卷了整个宇宙 。 2017年8月17日 , 美国的激光干涉引力波天文台(LIGO)和意大利的Virgo天文台监测到了此次引力波 。 此外 , 这次事件还形成了千新星 , 产生了极为明亮的伽马射线暴 , 并遗留下了金等重元素 。 于是 , 美国和意大利的引力波探测器记录下了此次形成的时空涟漪 , NASA的尼尔·格雷尔斯雨燕天文台等则探测到了电磁辐射 。此次事件令天体物理学家们激动不已 。 有史以来头一次 , 他们观察到了来自同一起事件的电磁波和引力波 , 并可以将两个信号进行比较、从而做出与宇宙有关的新发现 。 此次发现不仅让相关科学家获得了诺贝尔物理学奖的殊荣 , 还开启了“多信使天文学”的新时代 。自此之后 , 研究人员便开始利用这一历史性事件、进一步探索除了已知的四个时空维度之外的维度层次 。 结果发现 , 我们的宇宙也许比许多物理理论预测的简单得多 。再说回我们刚才提到的暗物质和暗能量之谜 。 科学家认为 , 宇宙中的大多数物质都由我们看不见的物质构成 。 虽然不知道这些物质是什么 , 但我们可以感受到它们的引力效应 , 所以我们知道它们就在那里 。 而暗能量就更扑朔迷离了 。 和暗物质一样 , 暗能量名字里也有个“暗”字 , 因为我们实在不清楚它究竟为何物 。 但我们也知道它一定存在 , 并且宇宙学家相信 , 暗能量就是宇宙的加速膨胀的背后推手 。科学家针对暗物质和暗能量提出了许多理论 , 其中部分理论需要有额外维度的存在才能成立 。 有趣的是 , 在探索这些未知的额外维度领域的过程中 , 我们也许可以对引力波加以利用 。简单来说 , 科学家认为 , 假如真的存在其它维度的话 , 当引力波以光速在时空中传播时 , 引力波的部分能量便会“泄漏”到这些额外维度中去 。 因此被引力波天文台监测到时 , 引力波的振幅应当会小于预期 。 而一般的电磁辐射(比如伽马射线暴的光线)并不会与这些额外维度发生相互作用 , 因此不会变化 。 从理论上来说 , 假如存在其它维度的话 , 只要将2017年探测到的引力波信号与电磁信号相比较 , 两者之间便会呈现出一定偏差 。然而研究显示 , 这两个信号之间并没有什么区别 , 说明光信号和引力波的传播都仅限于四维时空 。 这也符合爱因斯坦广义相对论的预测 。 不仅如此 , 该理论还在一个多世纪前预言了引力波的存在 。这并不意味着额外维度一定不存在 , 也许说明我们的引力理论需要修改、或者是我们需要测量更多的多信使事件 。 不过这至少说明 , 发现引力波仅过了区区几年 , 引力波就已经兑现了自己的“诺言” , 真的对一些关键宇宙理论发起了挑战 。来源: cnBeta.COM


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