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科学证据显示整个宇宙是地球周围的全息投影  

2012-08-22 14:35:21|  分类: 宇宙时空架构 |  标签: |举报 |字号 订阅

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翻译:任浮沉

德国科学家试着去理解,为什么他们测量引力波的设备接收到一种特别的噪声。
他们提出有一种可能性是整个宇宙是一个全息投影的幻象。
数月以来,这种不可解释的噪音把GEO 600团队成员搞的焦头烂额,同样也在折磨着他们巨大的探测器。
然而,意外的,一名研究人员用一种理论接近解释它们。事实上,他在知道探测到这些噪音之前已经预言了他们的存在。

据Craig Hogan说GEO 600已经偶然发现了空间-时间的基本原理,空间-时间最终的奇点很象爱因斯坦描述的那样光滑连续,塌陷成为一个“谷粒”,就如你放大的时候一张报纸图片收缩成为一点。他是一名位于伊利诺斯州的Batavia费米实验室离子物理研究室的物理学家。Hogan说:“看上去空间-时间的微观量子震动正在帮助GEO 600克服困难。”
Hogan刚刚被任命为费米实验室粒子天体物理中心主任,他说:“如果这些不能让你刮目相看的话,还有一个更大的震撼将要发生。如果GEO 600的结果同我的猜想一致的话,那么我们就生活在一个巨大的宇宙全息投影之中。
我们生活在一个全息投影中的想法可能听起来很荒谬,但是这是我们对黑洞的最佳理解的自然推论,有着相当严谨的理论基础。这个想法同样对物理学家理解宇宙怎样在其最基本的层次运行有惊人的作用。
你在信用卡和钞票上看到的全息投影是被蚀刻在二维的塑料膜上的。
当光在塑料膜上反射,它会呈现出3D图像。在1990s物理学家Leonard Susskind 和诺贝尔奖获得者Gerard ’t Hooft曾经猜想作为一个整体,相同的原理可能适用于整个宇宙。我们每天的经历可能只是发生在遥远的二维平面的物理过程的全息投影。

Craig Hogan是一名芝加哥大学的天文学和物理学教授,是费米实验室粒子天体物理中心主任。
他因他的“全息噪音”理论广为人知,全息原理可能意味着量子在空间位置的波动会产生引力波探测器可测量的背景噪音或者全息噪音,尤其是GEO 600

GEO 600是一个引力波探测器,位于德国的Sarstedt附近。
这个设备,和它的姊妹干涉探测器一样,在运作的时候是曾经设计过的一些最灵敏的引力波探测器之一。他们是为测量距离的相对变化而设计的,精度为1/10?21,大约为一个原子的尺寸同太阳到地球的距离的比。GEO 600能够在50Hz到1.5 kHz频率范围内测量引力波。
这个项目在1995年开始建设。
引力波天文台携手合作
在空间-时间中探测波是接近真实的一个步骤,现在世界上最灵敏的天文台都团结起来了。合作增加未来四年引力波被探测到的机率。
引力波是在空间-时间中由于剧烈天文的事件产生的以光速扩散的波,如超新星爆发,黑洞和中子星的合并等。
科学家为探测这种波,已经建成灵敏的实验设备。
使用激光,他们可以测量装有镜子的内部有两个互为直角的测试悬臂。引力波能减少隧道的一只悬臂之间的距离,同时在另一边增加距离。虽然数值很小,但是理论上是可以测量的。
现在,世界上主要的引力波天文台团结起来增加探测到引力波的机率。
共识团结起了激光干涉引力波天文台(LIGO),位于华盛顿的汉福德(美国华盛顿州南部原子能研究重要中心)和路易斯安娜州的利文斯顿;Virgo天文台,位于意大利比萨附近;GEO 600天文台,位于德国的汉诺威附近。

 

三角测量数据
“协议意味着三个天文台将把他们各自的数据整合分析,以增加他们发现微弱信号的机率。这些信号可能隐藏在探测到的噪声中。”纽约锡拉丘兹大学的LIGO科学家Peter Saulson说。
集中数据同样使三角测量成为可能,这样可以确定探测到的引力波的来源。
迄今为止,没有探测器探测到引力波,很难计算出用现在的天文台探测到引力波的概率。
一对相邻的星球的合并—聚集的黑洞是可测的,但是天文学家并不确定这种事件发生的概率。超新星的塌陷同样能产生引力波,但是物理学家非常不确定这类波的强度有多大。
然而,天文学家对两个中子星因合并而产生的引力波概率和强度有很好的把握。
他们相信LIGO能探测到5千万光年以外的这类事件的发生。但是在LIGO能检测到的范围内还未发现有这类事件发生。
“一连串事件”
LIGO的一个改良版本,名字叫强化LIGO(Advanced LIGO),可以将中子星合并的探测范围扩展到6.5亿光年-“距离足够,所以我们确实期待通过一年的观测可以探测到一连串事件。”Saulson对“新科学家”(New Scientist)说。
如果美国国家科学基金的2008年预算通过的话,这次升级的准备工作将在2008年开始,预算包括为升级强化LIGO所需的3.3千万美元。
“但是这次升级要到2014年才能完成。并且校对和测试至少两年,而且在科学探测可以开始之前也可能需要使用。”Saulson说。
在LIGO因升级关闭之前,LIGO和另外两个天文台齐心协力,增加探测到引力波的概率。如果资金到位时间如计划一样,LIGO将在2010或者2011早些时候关闭。
灵敏度升级
“在数据分享开始之前,Virgo需要做一些附件的改良来达到与LIGO相同的灵敏度。”Carlo Bradaschia说,他是位于意大利比萨地区的国家核物理研究所(INFN)Virgo天文台的科学家。
“五月开始,最有可能的,我想我们将能达到LIGO(的精度),并开始有效的充分共享数据。”他对“新科学家”说。
LIGO和Virgo更先进的升级计划在2008年,灵敏度各自都大概提高一倍。
另一个名叫空间天线式激光干涉仪(LISA)引力波天文台推迟到下个十年投入使用。

空间天线式激光干涉仪
NASA和欧洲太空总署的一个共同任务,很容易感觉到频率范围与其他陆基天文台的不同。
用少于1赫兹的频率可能探测到引力波,这样可以探测到其他星系中心的超重黑洞的合并。

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