發布時間:2025-10-27閱讀(1)
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與不可見的合并黑洞不同,合并的中子星會發生壯觀地爆炸,然后作為伽馬射線暴被探測到。在GW170817時間中,伽馬輻射閃光在引力波后1.7秒到達,隨后是整個電磁波譜中的輝光,最終發現了發生爆炸的遙遠星系。這種光學識別給出了完全獨立于引力波的測量,這使我們能夠就引力如何在太空中傳播做出一些非常重要的結論,它使我們能夠測量空間實際上有多少維度。
我們認為空間是三維的,添加一維時間給我們四維時空。除了通常的三維空間之外,添加額外的空間維度實際上可以解釋很多問題:可以解釋引力和其他力之間的差異,也可以解釋暗能量的本質等。但在我們了解所有超維度之前,讓我們多思考一下3 1維時空中引力、光和物質的行為。 亮度的衰減我們可以看到,脈沖亮度取決于維度的數量,通常與距離的維度數量減去1的冪成反比。因此在4維空間中亮度應該比在3維空間下降得更快。這種關系也適用于引力,在我們宇宙中,引力根據平方反比定律下降,它反映在牛頓萬有引力公式中。我們確實看到在非常強的引力場(如靠近太陽)中存在輕微偏差 ,但即使在那里,愛因斯坦的廣義相對論也用三個空間維度完美地描述了引力。 讓我們了解一下這些被稱為膜的理論對象,我們可以將它們視為幾何結構,是量子場及其相應粒子可能存在的任意數量的維度。它們通常被用于弦理論,其中它們通常具有11維度。但在弦理論中,除了膜的三個空間維度之外,其他所有空間維度都是不可訪問的。它們是有限的,并且緊湊地盤繞在他們自己身上,允許我們把他們塞進三個空間維度。 這也可以用來解釋神秘現象暗能量,宇宙的膨脹似乎正在加速,這通常被認為是來自真空能量的作用。但在我們假設的具有四個空間維度的宇宙中,還有另一種方法可以獲得這種加速。引力在太陽系和銀河系的尺度上很弱,但在更大的尺度上它可能會變得更弱,它在更大的尺度上遵守立方反比定律。事實上,定義我們可觀察宇宙存在的三維結構的三維膜本身,實際上可以擴展到對我們來說看起來像加速的額外第四空間維度。www.ws46.com 引力波測試所以這個原理給了我們一個簡單的測試,只需觀察一個引力波,并計算出它的強度在它行進的距離內下降了多少。如果強度下降太多,那么就有證據表明額外空間維度可能存在。現在我們只需要引力波探測器和一種獨立測量波傳播距離的方法,幸運的是我們有開頭提到的GW170817事件。 來自這些合并中子星的電磁信號使我們能夠完全獨立于引力波信號來測量它的距離,這是黑洞合并不可能實現的。還有另一個重要因素,為了確定引力波損失了多少強度,我們需要知道它的初始強度是多少。引力波的一個超級方便的特性是,可以通過查看合并事件的其他特性來弄清楚這一點,即合并物體的質量和波的頻率以及我們獨立的距離測量。
那么,最后的結論是什么?我們發現了多少個額外的空間維度?答案是零個額外維度。引力波在3 1維時空中失去了適當的強度,沒有可觀察到的引力泄漏到額外的空間維度。順便說一下,電磁波和引力波到達時間的比較也讓我們能夠驗證引力確實以光速傳播,這排除或限制了廣義相對論的各種替代理論。 |
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