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楼主: henryharry2

[建议] 统一场论(天体物理)

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发表于 2014-5-9 14:45:13 | 显示全部楼层
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发表于 2014-5-14 11:10:18 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2015-7-28 15:01:23 | 显示全部楼层
广泛的星系巡天已经揭示了一些真正奇特的天体。这些难以置信的结构和它们的运动不能由宇宙灭亡论解释。星系的巨大片状结构和邻近的空洞实在太大,哈勃年龄为140亿年,就引力而言,它不足以在哈勃时间内单枪匹马地集中普通物质并把它们分布到如此巨大的纤维和巨泡的结构中。在哈勃元年时,迫使物质进入这一大尺度结构的计划必然已经到位。可见这些大尺度结构都是宇宙永恒论的有力证据。
星系红移巡天计划的研究以及其他类似研究项目的结果令人震惊。它们揭示了宇宙具有海绵状或气泡状的结构,大星系团排列在薄薄的羽片和纤维之间,散布着巨大的空洞,其中罕有可检测的发光物质,典型的跨径是几亿光年,已知跨径最大的是牧夫巨洞,其直径达4亿光年。这些巨洞是星系测绘图上的主要特征,并占据了空间的90%。这是对宇宙灭亡论的不利证据,宇宙永恒论的有力证据。
在宇宙已知的单个结构之中,有一个星系构成的羽片状结构,称为长城。长城位于距地球2.5亿光年处,有5亿光年长、2亿光年宽,但是厚度只有2千万光年。这个庞然大物由超星系团组成,质量相当于太阳的1亿亿倍。另一头怪兽名为巨吸引子,它显然正在吸引宇宙一角的几百万个星系,其中包括我们的本星系群和其他邻近星系团。巨吸引子在半人马座的方向上。星系被拖曳着以每小时36万千米的速度扑向它的怀抱。这些都需要宇宙永恒论来解释。
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 楼主| 发表于 2015-8-3 07:09:24 | 显示全部楼层
II型超新星爆炸是引力和弱力共同作用的结果,也就是牛顿-庞加莱统计和微观的量子统计共同作用的结果。但是引力与弱相互作用的结合实际上是不对称的,这可以从中性Z玻色子的衰变过程看出来,需要满足能量和动量守恒,所以自旋为1的Z玻色子衰变为一对反方向飞行的中微子和反中微子。可以将这个过程倒过来看,就是一对反方向飞行的中微子和反中微子湮灭成为了中性Z玻色子。
另一方面,根据量子引力,一对中微子和反中微子也有可能湮灭成自旋为零的牛顿引力子,但这要求中微子和反中微子的飞行方向几乎严格一致,引力本是各向同性的,这种湮灭过程相当于一下子丧失了无穷多的对称元素。实际上量子引力的这个对称性丧失过程又与Higgs机制的质量产生过程几乎同构,所以II型超新星不对称爆炸的几率很大。引力强度比弱相互作用小33个数量级,但是太阳和中子星的质量都是地球的几十万倍,还是能够将引力放大到可观的强度。
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 楼主| 发表于 2015-8-4 07:33:05 | 显示全部楼层
John K. Webb(Webb等,Phys Rev Lett,1999)等人研究60亿~100亿年前的类星体的红移率z时发现:同一个类星体中,不同元素的吸收光谱线彼此之间的波长间距不同于现在实验室中的波长间距。这一现象用宇宙膨胀的Doppler速度红移是无法解释的。因为同一吸收云中的不同元素有同一宇宙膨胀速度,从而有完全相同的红移率。因此,不应该有上述波长间距不同的现象产生。以前宇宙膨胀的多普勒速度红移在解释一些观测事实方面也遇到不少困难,例如反常红移和类星体红移远远偏离Hubble定律等。
类星体0841+12的吸收线的红移率z = 2.476和z = 2.375明显地大于该类星体发射线的红移率z =2.20,这是哈勃红移为特殊的引力红移的有力证据。假如哈勃红移是宇宙膨胀的速度红移,则决不可能同一类星体的吸收线的红移率反而高于发射线的红移率。宇宙膨胀红移无法解释类星体吸收谱线的观测结果。当哈勃红移是一种特殊的引力红移,则不同种类离子间的谱线间距过去的与现在的不相同,是由引力的自能产生的。
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 楼主| 发表于 2015-8-9 11:05:57 | 显示全部楼层
从分析可知,在椭圆星系和漩涡星系的结构形成和维持中,爱因斯坦项和暗物质粒子起到了重要作用,由暗物质维持恒星棒和漩涡结构,则密度波理论导致的那些悖论就不会存在。不过,在一般情况下,爱因斯坦项不会超过牛顿项的贡献,至多打成平手。只有在黑洞中,爱因斯坦项才会超过牛顿项。天体的磁场也是由牛顿-庞加莱凝聚引起的,属于引力-电磁场的爱因斯坦项,由于磁力线相反时(磁极相同)是排斥力,磁力线之间的排斥力可以与引力相抗衡,从而推迟了黑洞视界的形成,这样可以大致说明为什么一个十倍太阳质量的高密度天体形成的是磁中子星而不是黑洞(正如戈达德太空中心发现的宇宙中磁性最强的磁中子星)。
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发表于 2015-8-9 16:20:49 | 显示全部楼层
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发表于 2015-8-11 06:08:39 | 显示全部楼层
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发表于 2015-8-12 07:40:33 | 显示全部楼层

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 楼主| 发表于 2015-9-29 16:44:39 | 显示全部楼层
因为不断增加的成本和一再的延期而有点“难产”的詹姆斯·韦伯太空天文望远镜项目(JWST),最近终于有了进展,时间表有了,也将在预算范围内执行。美国国家航空航天局(NASA)官员近日在国会听证会上明确表示,历史上最有野心也最强大的、将花费88亿美元建造的詹姆斯·韦伯太空望远镜项目已经步入正轨。NASA科学任务理事会副理事长约翰·格兰斯菲尔德说,该望远镜将按计划于2018年发射升空。
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 楼主| 发表于 2015-10-22 17:08:38 | 显示全部楼层

指向矢

以地球和月亮的引力为例,按照惠勒-Feynman的吸收体理论会出现一个悖论,月亮怎么会“知道”1秒钟之间向地球发射一个超前波,解决的办法是利用Wick转动转到虚时间的Euclid空间,将地球和月亮的质心当成对径点(也就是认同为同一点),再将对径点连起来就形成一个指向矢,这也就是动态重正化的方法,这表示地球和月亮会自动在其内部生成一个指向矢一直指向对方,也正是这个指向矢使得月亮的起潮力引起的地球自转变慢是经典引力的1/2。
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 楼主| 发表于 2015-11-2 10:10:23 | 显示全部楼层

“能量困难”

从以上所述可见,太阳耀斑和质子事件以及行星际磁场扇形边界扫过地球等准瞬时现象,也可以在1~2天,至多3~4天内对地球低层大气产生影响,这是难以用传统的动力学耦合使能量从上层逐步向下传输来解释的,这即所谓“传递困难”。
对于最剧烈的太阳活动现象,即发生太阳耀斑时,由各种测量的综合估计,其中粒子辐射约占3/4,而光辐射约占1/4。太阳耀斑的光辐射增强集中在X光和紫外波段,基本上被电离层以及大气吸收,不能到达低层大气,从各种估计表明,由高层大气吸收的能量通过动力学耦合传递到对流层的能量只有1/100左右,这个能量远远不足以推动天气过程。因此从能量大小来看,用传统的动力学耦合从上向下传递能量来解释太阳活动与天气的关系也是有问题的,这就是“能量困难”。
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 楼主| 发表于 2015-11-7 15:05:47 | 显示全部楼层

等效原理

自牛顿至爱因斯坦的200余年间,人们对引力质量及惯性质量相等的事只是当成偶然的事件,并没有深刻去研究,直至爱因斯坦完成狭义相对论后,要处理引力理论和相对性原理的调和问题,方始注意。爱因斯坦曾说:
引力场中一切物体都具有同一的加速度,这条定律也可表述为惯性质量同引力质量相等,它当时就使我认识到它的全部重要性。我为它的存在感到极为惊奇,并且猜想其中必有一把可以更深入了解惯性和引力的钥匙。
等效原理只对大质量天体成立。暗物质粒子显然是例外,暗物质粒子的引力质量很小,但响应速度比普通天体快的多,它们可以通过调整位形对量子引力作出响应。很明显,普通天体不可能维持银河系悬臂的形状不变,暗物质粒子可以。普通天体也不会传递动态重正化波,M87的X射线晕范围达3.26万光年,假如是动态重整化波导致的X射线晕的反常高温,应该也是暗物质粒子通过调整位形实现的。
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 楼主| 发表于 2015-11-19 05:35:20 | 显示全部楼层

熵致有序

行至半路时,光环恰好移动到中间位置,这时我们观察到光环两面的边缘连接在一起,状如“一条线”。随后;土星继续运行,沿着另一半轨道绕回原来的起点,这时光环又逐渐地由最上方向最下方移动;移到正中间时,我们又看见其边缘连接在一起。因为土星环非常薄,所以当光环状如“一条线”时就好像消失了一样。1612年年底伽利略看到的正是这种情景;据说由于懊恼,他没有再观察过土星。
我认为,土星光环如此薄可看成是引力使熵减小的证据。假如把光环看成气体,引力使气体聚拢,但是在与赤道面平行方向,离心力与引力平衡,只有在与赤道面垂直方向,气体才会聚拢,长而久之,土星光环就像印度甩饼一样、越来越薄。Onsager为了描述橡皮筋的性质,提出了“熵致有序”的概念,离心力与引力平衡,有点儿像橡皮筋,不过土星光环才是真正的“熵致有序”,引力使熵减小。
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 楼主| 发表于 2015-11-29 10:14:20 | 显示全部楼层

中子星喷流

NASA的钱德拉X射线天文台观测到了一颗从超新星遗迹逃逸而出的脉冲星,它喷出了一道破纪录的喷流——这是银河系中最长的高能粒子结构。这颗脉冲星(中子星的一种)名叫IGR J11014-6103。
这颗脉冲星最初是由欧洲空间局的 INTEGRAL发现的,它距离船底座超新星遗迹SNR MSH 11-61A的中心大约有60光年。由此推算出它的速度在每小时250万到500万英里之间,这使得它成为迄今观测到速度最快的 脉冲星之一。
瑞士日内瓦大学的路西亚·帕万(Lucia Pavan)说:“我们从来没有看到过运动速度如此快的天体还能产生喷流。作为比较,喷流的长度几乎是太阳与比邻星间距的10倍。”帕万是相关论文的第一作者,文章发表在《天文学和天体物理学》杂志上。
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 楼主| 发表于 2015-12-2 05:42:48 | 显示全部楼层

白矮星

白矮星具有这样一些特征:
1.体积小,它的半径接近于行星半径,平均小于1千千米。
2.光度(恒星每秒钟内辐射的总能量,即恒星发光本领的大小)非常小,亮度只有正常恒星的千分之一。
3.质量小于1.44个太阳质量。
4.密度高达1百万~1千万克/立方厘米,其表面的重力加速度大约等于地球表面重力加速度的10倍到1万倍。假如人能到达白矮星表面,那么他休想站起来,因为在它上面的引力特别大,以致人的骨骼早已被自己的体重压碎了。
5.白矮星的表面温度很高,平均为10000℃。
6.白矮星的磁场高达10万~1千万高斯
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 楼主| 发表于 2015-12-3 13:56:03 | 显示全部楼层

中子星震

中子星自身有种增加自己转速的现象,称为频率突增。它在几天里使中子星(脉冲星)的自转周期减小十万分之一秒,即自转速度增加。但这种现象在一个月后,由于磁制动导致的自然减慢,中子星就恢复到突增前的自转速度。
有人用由不稳定性所导致的、影响中子星外壳并急剧改变其转动惯量的星震模型来解释这种频率突增现象。一个快速旋转的中子星,其两极处稍微变平,赤道上会稍微张大,随着时间的增长,这种变形所引起的表面张力会变得非常大,表面就会被撕裂,以实现再调整。裂缝虽只有两毫米量级,释放出的能量却大得惊人:中子星的震动可达里氏25级,而地球上的最剧烈的地震也未超过9.5级。
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 楼主| 发表于 2015-12-4 10:24:26 | 显示全部楼层

自转突变

脉冲星是由超新星的遗骸组成的一种高度磁化的旋转中子星。它发出的电磁辐射扫过地球时,可被高倍望远镜检测到。脉冲星通常以稳定速度旋转,但有时它会加快旋转速度,我们称之为“自转突变”。科学界普遍认为,这一现象是由于行星内部的能量通过快速旋转的超流体,被转移到行星的地壳而造成的。尼尔斯-安德森教授曾解释道:脉冲星好比是一碗汤,当碗以一定速度旋转时,碗内的汤会以更快的速度旋转。由于碗的表面和汤之间存在摩擦力,正是这种力使碗的转速加快。所以,当汤越多时,碗转的越快。这个比喻形象说明了脉冲星为什么会突然增加速度,产生“自转突变”的现象。
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 楼主| 发表于 2015-12-7 05:46:43 | 显示全部楼层

磁中子星

[color=rgba(0, 0, 0, 0.701961)]磁星:从10万英里处消除信用卡信息
[color=rgba(0, 0, 0, 0.701961)]出于一些尚未被完全理解的原因,有些中子星被归入“磁星”一类。磁星“继承”了一般中子星惊人的磁场强度,并在此基础上乘以1000倍。即便在地球和月球之间停留,磁星仍可以消除信用卡上的信息。科学家尚不确定磁体的磁场强度超过普通中子星的原因,但天文学家发现这种现象越来越明显。当不同寻常的磁场开始减缓中子星的旋转速度时,它会以X射线波长释放剧烈的能爆,美宇航局的X射线望远镜可以看到这一切。
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 楼主| 发表于 2015-12-9 05:15:37 | 显示全部楼层

地磁场的起源问题

爱因斯坦于1905年发表他的狭义相对论不久,就把地磁场的起源问题归结为在物理学中尚未解决的五大难题之一。随着科学的发展,对于地球磁场观测和地球结构的研究不断增多和深入,对地球磁场的来源先后提出了10多种学说。这里对其中一些比较重要的假说或理论作一简要的介绍和说明。
(1)永久磁化理论
地磁场在地球表面的分布类似于一个地心磁偶极子所产生的磁场。根据这一观测事实,吉尔伯特(W.Gilbert)提出了最早的永久磁化理论。他设想地球内部可能存在这一个大的永久磁体,它产生地面观测到的磁体,乍看起来,虽很容易被人接受,但是这种假说并不成立。
从实验中我们可以知道,铁磁质的磁化与稳定有关,随温度的升高,它的磁化能力将逐渐减小,当温度升到一定温度时,铁磁性就完全消失了,这个温度被称为“居里温度”。这时铁磁质中的磁性将消失殆尽。
地核的主要成分是铁,已知铁的居里温度为770℃,而地核的温度在2200℃以上。如果地核曾有过磁性,那么由于地核内的温度升高并超过居里温度,这种磁性也早就消失了。而且有资料表明,地球磁场的南北极性至今曾经发生过很多次的倒转。通过对各地岩石所属地质年代和他们化石磁性的精密测定可知,在距今约450万年的时间里,地磁场的极性曾发生过9次倒转,最晚一次极性倒转约发生在60万年前。利用永磁体学说是很难解释地磁场的倒转和其他观测到的一些长期变化特性现象的。
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