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今天我們將送出三本由圖靈新知提供的優(yōu)質(zhì)科普書籍《物理奇遇記》。
湯普金斯先生是一家大的城市銀行里的一個小職員。他對現(xiàn)代物理學感興趣，但像很多人一樣，物理理論的長篇大論讓他昏昏欲睡。而在夢境中，他進入了許多不同尋常的物理世界：有個世界的光速變得很小很小，有個宇宙的膨脹和收縮周期只有短短兩小時，還有個世界的普朗克常數(shù)變得很大很大，而在原子世界中，他則化身為一個電子……
就這樣，通過湯姆金斯先生在這些夢中物理世界的種種奇遇，喬治·伽莫夫在這部科普經(jīng)典中向我們生動講解了相對論、宇宙學、量子理論以及粒子物理的諸多基本概念，讓我們得以更清晰地理解我們所實際生活的物理世界。
如何才能得到這本《物理奇遇記》呢？參與的方式非常簡單！只要你認真閱讀下面的這篇文章，思考文末提出的問題，嚴格按照［互動：你的答案］的格式在評論區(qū)留言，就有機會獲得獎品?。≒S：格式不符合要求者無效）截止到本周四中午12點，點贊數(shù)前三名的朋友將獲得一本《物理奇遇記》。
【互動問答示例】
互動：這里就可以自由發(fā)揮你的答案啦~
作者：Nola Taylor Redd
翻譯：螳吉呵呵
審校：山寺小沙彌
1905年，阿爾伯特·愛因斯坦斷定慣性系之間的物理定律應(yīng)當完全相同以及真空中的光速和觀測者的速度無關(guān)。這些是狹義相對論的基礎(chǔ)，狹義相對論提出了物理學的新框架同時提出了關(guān)于時間和空間的新概念。
阿爾伯特·愛因斯坦 來源：wikipedia
之后愛因斯坦花費了十年時間嘗試把狹義相對論推廣到加速系，最終他發(fā)表了廣義相對論。廣義相對論提出，大質(zhì)量的物體會引起時空的畸變，它自身也會感受到引力。
引力的拖拽
兩個物體會感受到對方給自己的吸引，這就是我們知道的引力。艾薩克·牛頓建立了運動三定律并量化了兩個物體之間引力的大小。兩個物體之間的引力大小取決于兩者各自的質(zhì)量以及他們之間的距離。當?shù)匦膶⒛阆蛩献?，你也在拉拽地球。但是引力對質(zhì)量較大的物體拖拽不明顯，你自身較小的質(zhì)量使你覺得自身被牢牢固定在地面。不過牛頓假設(shè)引力是一種可以作用一段距離的物體所固有的力。
阿爾伯特·愛因斯在狹義相對論中斷定物理定律在所有慣性系中都是一樣的；無論觀測者以什么速度運行，他測到的真空中光速都是一樣的。事實上，他發(fā)現(xiàn)時間和空間可以相互交織在一起形成連續(xù)的時空。某一觀察者眼中同時發(fā)生的事情在其他觀察者眼中可能發(fā)生在不同時刻。
質(zhì)量使時空發(fā)生彎曲 來源：wikipedia
當愛因斯坦得到了廣義性對論的公式時，他意識到質(zhì)量巨大的物體可以令時空發(fā)生彎曲?？梢韵胂笤诒拇驳闹行姆胖靡粋€巨大的物體。這個物體會把布面往下壓使得它的表面出現(xiàn)凹陷。在蹦床邊緣滾動的球體就會向著中心的物體螺旋運動，就像引力在太空中吸引著行星周圍的石塊。
實驗證據(jù)
盡管實驗裝置不能直接看到或者測量到時空，但是時空彎曲所預(yù)言的許多現(xiàn)象已經(jīng)被觀察到。
引力透鏡：在質(zhì)量巨大的物體周圍，光線會發(fā)生彎曲。對于它后面的物體來說，這個物體就像是巨大的透鏡一樣。天文學家一般利用這種辦法研究超大物體背后的恒星和星系。
愛因斯坦十字 來源：wikipedia
愛因斯坦十字是位于飛馬星座的類星體，它是引力透鏡的典型例子。這個類星體距離地球大概80億光年，它位于一個星系后方大約4億光年處。在這個星系周圍有類星體的四個像，因為星系強大的引力場使類星體發(fā)出的光線在傳播過程中發(fā)生彎曲。
引力透鏡使得科學家可以看到一些非?？岬默F(xiàn)象：超新星爆發(fā)之后，因為光線穿過引力透鏡的時候沿著不同的路徑，每一條不同的路徑會花費不同的時間，因此在經(jīng)過星系的引力場放大之后，科學家可以觀測到四次超新星爆發(fā)。
水星運行軌道的改變：由于太陽巨大的質(zhì)量引起的時空曲率，水星的軌道隨著時間在逐步改變。在幾十億年之后，它甚至有可能和地球相撞。
旋轉(zhuǎn)物體引起參考系拖拽：巨大物體，如地球的旋轉(zhuǎn)會使它周圍的時空發(fā)生彎曲和扭曲。2004年，NASA發(fā)射Gravity Probe B。這顆精確較準過的衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部的陀螺儀隨著時間的改變會發(fā)生微小的偏移，這和愛因斯坦的理論并不矛盾。
“想象地球好像是浸在蜂蜜里，”Francis Everitt說?！爱斝行窃谛D(zhuǎn)時，他旁邊的蜂蜜開始打旋，在時空中也是這樣的情況。GP-B證實了愛因斯坦理論的兩個重要預(yù)言，對天文物理的研究具有深遠的影響”
引力紅移：電磁波在引力場中發(fā)生紅移?？紤]汽笛發(fā)出的聲波，當汽笛朝著觀察者運動時，聲波被壓縮，但是當汽笛朝著遠離觀察者的方向行駛，聲波表現(xiàn)出紅移，這就是多普勒效應(yīng)，同樣的現(xiàn)象也會發(fā)生在光波身上。美國的Robert Pound 和 Glen Rebka測量了哈佛大學杰弗遜物理實驗室的塔頂和塔底的兩個輻射源的相對紅移，確切地驗證了引力紅移的存在。通過這個試驗，他們精確測定了光從塔頂傳輸?shù)剿走^程中能量的微小變化。
引力波：宇宙中猛烈爆發(fā)的事件例如兩個黑洞的碰撞，被認為可以產(chǎn)生時空的漣漪，也就是引力波。2016年，LIGO聲稱發(fā)現(xiàn)了引力波存在的證據(jù)。
2014年，科學家聲稱他們利用美國的BICEP2望遠鏡探測到了宇宙大爆炸時期遺留下的引力波。然而，更進一步的研究表明他們的數(shù)據(jù)受到觀測方向上的塵埃的影響。
“尋找早期宇宙的奇特記錄既困難又令人興奮。”Jan Tauberr說。
LIGO裝置圖 來源：wikipedia
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