Preguntas relacionadas con la física
La teoría general de la relatividad de Einstein predice que las principales propiedades de las ondas gravitacionales (también conocidas como ondas gravitacionales) son: propagarse a la velocidad de la luz en el vacío; transportar energía e información relacionada con la fuente de la onda; una onda transversal que viaja desde una fuente distante es una onda plana; el orden más bajo es la radiación cuadrupolar; la intensidad de la radiación es extremadamente débil, la eficiencia de absorción de la materia para las ondas gravitacionales es extremadamente baja, el poder de penetración de las ondas gravitacionales es extremadamente fuerte; , y la tierra es casi transparente a las ondas gravitacionales, sus características de polarización son dos polarizaciones independientes Estado, etc. El detector de ondas gravitacionales construido conjuntamente por Francia e Italia acaba de ser terminado y se lanzará oficialmente en 2004. Hay pruebas contundentes que sugieren que las ondas gravitacionales no son sólo una hipótesis de Einstein, sino que provienen de observaciones de estrellas de neutrones. Incluso Einstein pensó que las ondas gravitacionales nunca podrían detectarse y que observarlas sería técnicamente difícil. Si se sumaran los costes de todos los detectores del mundo, el coste de capturar ondas gravitacionales sería sin duda astronómico.
Hoy, casi 90 años después de la publicación de la "Teoría General de la Relatividad", finalmente es posible que esta misteriosa ola nos muestre su verdadero rostro. Hoy en día, la investigación sobre ondas gravitacionales está en auge y la investigación sobre antigravedad o antigravedad se ha incluido en la agenda. Los posibles resultados de esta investigación pueden hacer realidad el sueño de la humanidad de la navegación interestelar, y vale la pena que los científicos dediquen toda la energía y el talento de su vida a esta investigación.
■Explicación del término
Onda de gravedad
Las ondas gravitacionales también se denominan ondas de gravedad. Ya en 1916, Einstein predijo la existencia de ondas gravitacionales cuando propuso la "Teoría General de la Relatividad". Sin embargo, sólo se pueden detectar las ondas gravitacionales liberadas por cuerpos celestes extremadamente grandes y densos en el universo, como supernovas, agujeros negros colapsados y estrellas de neutrones: una supernova explota brevemente con el brillo de una galaxia compuesta por miles de millones de estrellas, y Luego sus fragmentos fueron disparados profundamente en el universo. Pero su impacto va mucho más allá. Las supernovas provocan temblores en el tejido del espacio-tiempo y se extienden a millones de años luz de distancia. Este fenómeno se llama ondas gravitacionales.
Estrellas de neutrones
Las estrellas de neutrones son producto de explosiones gigantes. Están compuestos de neutrones, normalmente toda materia comprimida en un espacio del tamaño de una ciudad. Algunas estrellas de neutrones giran muy rápido y emiten de forma intermitente ondas de radio que los astrónomos pueden identificar con radiotelescopios.
Las personas no pueden detectar directamente las ondas gravitacionales porque su poder destructivo está muy "diluido" en la inmensidad del espacio. Si pudieras acercarte a una supernova, las ondas gravitacionales te destrozarían a ti y a todo lo que te rodea. Pero cuando las ondas gravitacionales llegan a la Tierra, causan sólo las más leves ondas en el espacio-tiempo.
La relatividad general predice la existencia de ondas gravitacionales.
Hoy, casi 90 años después de que se publicara la teoría general de la relatividad, esta misteriosa onda puede finalmente mostrarnos su verdadero rostro. En los últimos años, los astrónomos han instalado detectores en Estados Unidos, Japón y Alemania, y más recientemente uno en Italia, a 12 kilómetros de Pisa. El detector franco-italiano, llamado Virgo, acaba de ser terminado y entrará oficialmente en funcionamiento en 2004. Este es un proyecto grande y muy costoso. "Virgo" tiene un túnel de 3 kilómetros de largo ubicado en las afueras de Pisa, Italia. El túnel es sólo una parte del "Virgo". En el Observatorio Astronómico Nacional de Japón también hay un túnel triangular isósceles de ángulo recto con un ángulo recto de 300 metros. Recientemente comenzó a funcionar un dispositivo de detección de ondas gravitacionales con interferómetro láser llamado "TAMA300", que es uno de los primeros esfuerzos en el mundo para buscar ondas gravitacionales.
Las ondas gravitacionales también se llaman ondas de gravedad. Ya en 1916, Einstein predijo la existencia de ondas gravitacionales cuando propuso la "Teoría General de la Relatividad". La teoría de la relatividad sostiene que el tiempo y el espacio son inseparables. Ya no podemos tratar el espacio tridimensional y el tictac del reloj por separado; en realidad son partes integrales del tejido del espacio-tiempo. Sin embargo, aún no se ha demostrado un corolario de la relatividad general: si un objeto se mueve repentinamente, debería liberar energía en forma de ondas gravitacionales, muy parecido a como suena una campana cuando lo sacudes. En teoría, esto se aplica a todos los objetos, incluidos los humanos. Sin embargo, sólo se pueden detectar las ondas gravitacionales liberadas por cuerpos celestes extremadamente grandes y densos en el universo, como supernovas, agujeros negros colapsados y estrellas de neutrones: una supernova explota brevemente con el brillo de una galaxia compuesta por miles de millones de estrellas, y Luego sus fragmentos fueron disparados profundamente en el universo. Pero su impacto va mucho más allá. Las supernovas provocan temblores en el tejido del espacio-tiempo y se extienden a millones de años luz de distancia. Este fenómeno se llama ondas gravitacionales y los astrónomos están trabajando para ser los primeros en demostrar su existencia. Es posible que con el tiempo nos lleven de regreso al origen del Big Bang. Todas las teorías requieren evidencia que las respalde, pero encontrar evidencia es muy difícil. Las ondas gravitacionales no se pueden detectar directamente porque su poder destructivo está muy "diluido" en la inmensidad del espacio. Si pudieras acercarte a una supernova, las ondas gravitacionales te destrozarían a ti y a todo lo que te rodea. Pero cuando las ondas gravitacionales llegan a la Tierra, causan sólo las más leves ondas en el espacio-tiempo. Observar ondas gravitacionales es técnicamente difícil. Equivale a medir el ancho de la Vía Láctea y controlar el error del resultado con una precisión de 3 centímetros. Así que incluso Einstein pensó que las ondas gravitacionales tal vez nunca serían detectadas.
Las ondas gravitacionales existen.
La construcción de "Virgo" tardó 6 años y costó alrededor de 55 millones de libras. Si se sumaran los costes de todos los detectores del mundo, el coste de capturar ondas gravitacionales sería sin duda astronómico. Afortunadamente, nadie pensó que el trabajo sería en vano. Existe una fuerte evidencia de que las ondas gravitacionales son más que una simple hipótesis de Einstein. Esta evidencia proviene de observaciones de estrellas de neutrones. Las estrellas de neutrones son producto de la explosión de una estrella gigante. Están compuestos de neutrones, normalmente toda materia comprimida en un espacio del tamaño de una ciudad. Algunas estrellas de neutrones giran muy rápido y emiten de forma intermitente ondas de radio que los astrónomos pueden identificar con radiotelescopios. Esta estrella de neutrones se llama púlsar. En 1974, los físicos estadounidenses Joseph Taylor y Russell Hulse descubrieron por primera vez un par de púlsares binarios. Descubrieron que los dos cuerpos celestes se acercaban cada vez más. Aunque el cambio es pequeño (sólo alrededor de 1 cm por año), es significativo. Esto significa que ambos objetos están perdiendo energía y este cambio de órbita es exactamente lo que predice la relatividad. Thaler y Halls creían que la energía se liberaba en forma de ondas gravitacionales, un descubrimiento que les valió el Premio Nobel en 1993.
"Virgo", al igual que otros detectores de ondas gravitacionales de nueva construcción, es un interferómetro láser de gran tamaño que utiliza las características de las ondas gravitacionales para capturarlas. Esta característica es que las ondas gravitacionales estiran el espacio-tiempo a lo largo de un eje y lo comprimen a lo largo de otro eje perpendicular a él. Midiendo continuamente la distancia en estas dos direcciones, se puede encontrar la distancia de estiramiento y compresión en estas dos direcciones en un momento determinado. Como todos los grandes trucos de magia, los científicos utilizan espejos para realizarlo. La luz emitida por el láser pasa a través del divisor de haz, que transmite el haz a dos tubos en forma de L respectivamente, formando un ángulo vertical. Un espejo cuelga del extremo de cada tubo, reflejando los dos haces de luz para encontrarse en la intersección. Las longitudes de onda de los dos tipos de luz se cambian deliberadamente para que cuando se reflejen, se cancelen entre sí. Hay un fotodiodo que registra la luz y normalmente no muestra cómo se ve la luz. Sin embargo, si pasa una onda gravitacional, los dos rayos de luz recorrerán distancias diferentes. Entonces, cuando dos haces de luz se encuentran, las formas de onda no interferirán completamente, lo que dará como resultado una emisión de luz.
Las especificaciones técnicas de Virgo son impresionantes. La superficie del espejo es muy lisa y la amplitud convexa y cóncava es inferior a una centésima de micra (1 micra equivale a una millonésima de metro). Además, su reflectividad lumínica alcanza el 99,999%. El láser también se caracteriza por el hecho de que el rayo que produce es el más estable hasta el momento. Entonces, ¿qué posibilidades hay de que Virgo observe ondas gravitacionales? El profesor Bangora Tasha Prakash de la Universidad de Cardiff dijo: "Esperamos una o dos fusiones binarias de agujeros negros por año. Estas predicciones se hacen sobre la base de teorías inciertas, por lo que es probable que la probabilidad sea mayor. Baja. Por lo tanto, no sería así. sorprendente si no viéramos nada durante tres o cuatro años." Luego viene la prueba de la veracidad de la teoría de Einstein. Hay planes para actualizar Virgo y otros detectores de ondas gravitacionales para que en 2010 sean 10 veces más sensibles. Esto puede ampliar el rango de observación 1000 veces. En un área tan grande, debería haber actividades celestes que formen ondas gravitacionales cada año, tal vez todos los días. Si todavía no se encuentra nada, las consecuencias para la astrofísica serán enormes. Tasha Prakash dijo: "Si no encontramos ondas gravitacionales, tendremos que empezar a cuestionar si algunos de los modelos básicos de los astrofísicos son correctos, como por ejemplo cómo se forman los sistemas estelares binarios".
Investigación antigravedad vuelve a llamar la atención de los científicos
La teoría general de la relatividad de Einstein predice que las principales propiedades de las ondas gravitacionales son: propagarse a la velocidad de la luz en el vacío; transportar energía e información relacionada con la fuente de la onda; ser transversal; onda, es una onda plana en la fuente lejana; el orden más bajo es la radiación cuadrupolo; la intensidad de la radiación es extremadamente débil, la eficiencia de absorción de la materia para las ondas gravitacionales es extremadamente baja, el poder de penetración de las ondas gravitacionales es extremadamente fuerte; la tierra es casi transparente a las ondas gravitacionales; sus características de polarización son dos estados de polarización independientes, etc. Las ondas gravitacionales son campos gravitacionales que tienen forma de onda y se propagan a una velocidad finita.
Aunque Einstein predijo la posible existencia de ondas gravitacionales en masas en aceleración en 1916, sus ondas gravitacionales estaban relacionadas con la selección de coordenadas. En un marco de referencia, las ondas gravitacionales pueden tener energía, pero en otro marco puede que no la tengan. Por lo tanto, cuando las ondas gravitacionales existieron por primera vez, la mayoría de la gente, incluido el propio Einstein, se mostraron escépticos ante las ondas gravitacionales. En 1956, Pirani propuso una definición de ondas gravitacionales que era independiente de la elección del sistema de coordenadas. En 1957, Band-Aid demostró teóricamente la existencia de ondas gravitacionales planas independientemente de la elección del sistema de coordenadas. En 1959, Bundy, Pirani y Robinson demostraron además que los objetos estacionarios se moverían bajo la acción de pulsos de ondas gravitacionales, lo que demostró indirectamente que las ondas gravitacionales transportan energía y pueden detectarse. Debido a la radiación gravitacional extremadamente débil, todavía no se pueden emitir ondas gravitacionales detectables en el laboratorio. Sin embargo, los movimientos violentos de cuerpos celestes masivos, como la revolución de sistemas estelares binarios, la rotación de estrellas de neutrones, las explosiones de supernovas y la formación. , colisión y colisión de materia predicha por la teoría. Capturado, puede irradiar fuertes ondas gravitacionales.
Desde hace muchos años, científicos de todo el mundo trabajan en la detección de ondas gravitacionales. Weber, científico de la Universidad de Maryland, fue el primero en utilizar una varilla de aluminio como antena para la detección y afirmó haber detectado una señal que no podía descartarse como ondas gravitacionales. Pero otros científicos no obtuvieron este resultado y la conclusión de Weber no fue reconocida. Hoy en día, la investigación sobre ondas gravitacionales está en auge y la investigación sobre antigravedad o antigravedad se ha incluido en la agenda.
Los posibles resultados de esta investigación pueden hacer realidad el sueño de la humanidad de la navegación interestelar, y vale la pena que los científicos dediquen toda la energía y el talento de su vida a esta investigación. Los científicos chinos han realizado valiosos experimentos e investigaciones en este campo.
Desde que el escritor británico de ciencia ficción Wells describió la "antigravedad" (que puede proteger la influencia de la gravedad y permitir que una nave espacial vuele a la luna), la antigravedad ha sido el sueño de la humanidad durante más que un siglo. Si la antigravedad existiera, cambiaría el mundo entero. Los automóviles, los trenes, los barcos y cualquier sistema de transporte que se pueda imaginar pueden funcionar con energía obtenida de los campos gravitacionales. Esta investigación antigravedad, que cambiará los tabúes en los círculos científicos y aeroespaciales del mundo, vuelve a atraer la atención porque, según se informa, Boeing, el mayor fabricante de aviones del mundo, está explorando algunos conceptos nuevos que podrían revolucionar las tecnologías de propulsión para el próximo siglo.
La investigación antigravedad realizada por Boeing se puede resumir en un proyecto de la compañía denominado "Grasp (Gravity Research for Advanced Space Propulsion Technology)". Un documento relacionado obtenido por "Jane's Defense Weekly" explica la creencia de Boeing en la importancia del éxito de este proyecto. El documento dice: "Si la antigravedad existe, definitivamente cambiará toda la industria aeroespacial. Esta evaluación puede no ser suficiente". Si la antigravedad existiera, cambiaría el mundo entero. Los automóviles, los trenes, los barcos y cualquier sistema de transporte que se pueda imaginar pueden funcionar mediante "propulsión sin propulsor", un modo de recolectar energía de un campo gravitacional.
Aunque la antigravedad es un sueño maravilloso, la ciencia tradicional siempre ha creído que la antigravedad es imposible. En abril de 1992, el fallecido Brian Young, profesor de la Universidad de Salford en el Reino Unido y entonces director del Proyecto Estratégico del Sistema de Defensa Espacial Británico, pronunció un discurso en la Institución de Ingenieros Mecánicos de Londres. En su discurso, explicó por qué la investigación antigravedad es relevante para la industria aeroespacial y el mundo. El informe "Grasp" explica por qué Boeing tuvo que contratar al experto en materiales ruso Yevgeny Podkretnov. Podcletnov afirma haber inventado un dispositivo que bloquea los efectos de la gravedad.
En 1992, Podkretnov, que trabajaba en la Universidad Tecnológica de Tampere en Finlandia, presentó un artículo a una revista británica de física. Describió cómo un objeto colocado encima de un superconductor que gira rápidamente (que pierde resistencia a temperaturas extremadamente bajas) pierde casi el 2% de su peso. El artículo se filtró a un periódico. Una fue porque involucraba el concepto tabú de "antigravedad", y la otra fue porque causó un revuelo en la comunidad física convencional y Podek Letnov fue expulsado de la escuela. Pero la investigación de la rusa ha llamado la atención de la NASA, y ha sido contactada por un investigador de la Universidad de Alabama en Huntsville que afirma que puede crear uno utilizando superconductores que giran a altas velocidades y repelen o atraen objetos.
A mediados de la década de 1990, el Centro Espacial Marshall de la NASA en Alabama no logró replicar el experimento de Podkretnov. Sin embargo, el centro admitió que desconocía el método único de los rusos para fabricar discos superconductores y que estaba realizando investigaciones en gran medida a ciegas.
Hace unos años, la NASA pagó a Columbus Superconducting Components en Ohio 600.000 dólares para construir el dispositivo que alguna vez usó Podkletov y contrató a rusos para que sirvieran como consultores. Aunque el experimento se ha retrasado, el líder del experimento, Ron Kozol, confía en que se podrá completar. Podklenov, que ahora trabaja en el Centro de Investigación Química de Moscú, desarrolló aún más su idea. Fue coautor de un artículo con el científico italiano Giovanni Modanese que detalla el trabajo sobre un "generador de gravedad pulsada" que puede generar una fuerza repulsiva contra todos los objetos. El dispositivo utiliza un "emisor" de energía de alta descarga y un "emisor" superconductor para generar "pulsos de gravedad". "El tiempo es muy corto, viaja a lo largo de la línea de descarga a una velocidad muy rápida (de hecho, instantáneamente), pasando a través de muchos objetos diferentes sin ninguna pérdida significativa de energía", dijo Podkretnov. El resultado experimental es que cualquier objeto impacta. El haz tendrá un efecto de empuje y el tamaño es proporcional a la masa del objeto. Mientras ajustaba un dispositivo de puntería láser, Podkretnov dijo que su dispositivo experimental ha demostrado la capacidad de derribar objetos a un kilómetro de distancia. Afirma que el dispositivo puede derribar objetos a 200 kilómetros de distancia con la misma energía. Fue el trabajo de investigación de Podek Letnov sobre el "Generador de gravedad pulsada" lo que atrajo la atención de Boeing. En su informe "Grasp", Boeing describió cómo el rayo emitido por el dispositivo puede atravesar cualquier objeto sin ningún blindaje electromagnético.
La 'fiebre del oro' se está intensificando
En el Salón Aeronáutico Internacional de Farnborough, el líder saliente del proyecto de investigación del Boeing Phantom, George Milner, admitió que sus empresas están interesadas en la investigación de Podkletov y otros dispositivos antigravedad. . Milner también dijo que su empresa cree en la ciencia detrás de los dispositivos. Dijo: "Los principios físicos parecen mantenerse, incluidos los principios científicos básicos, y las leyes de la física no se infringen.
El documento "Grasp" señala que otras grandes empresas de la industria aeroespacial, como BAE Systems y Lockheed Martin, también estuvieron en contacto con Podek Letnov. Boeing podría estar por delante de la "fiebre del oro", porque hace cincuenta años estaba un paso por delante. Muchas empresas de la industria aeroespacial, incluidas Martin, Bell Aircraft y United Urti Aircraft, mostraron un interés similar en la investigación antigravedad y luego guardaron silencio, el silencio se basa en el hecho de que toda la investigación antigravedad está clasificada como ultrasecreta porque tiene
De hecho, la investigación sobre la antigravedad, temporalmente poco prometedora, se remonta al menos a la década de 1920, cuando el inventor estadounidense Thomson Brown inventó un condensador de disco. El lado superior conectado al electrodo positivo y el lado inferior conectado al electrodo negativo tienen una tendencia a elevarse hacia el electrodo positivo. Un científico de la NASA solicitó una patente de "condensador bidimensional". Dispositivo electrificado en forma de disco que puede generar empuje. No sé si es una coincidencia, pero la investigación actual es muy similar a la idea de Brown. Boeing admitió que está estudiando dispositivos antigravedad en su "Dream Factory" en Seattle. . El diablo que ha estado atrapado durante mucho tiempo saldrá de la botella.
Cuando todos los objetos vuelan en el espacio, su peso desaparece. De hecho, la ingravidez total es una. Estado ideal En el vuelo espacial real, además de la gravedad, la nave espacial también estará sujeta a algunas fuerzas externas no gravitacionales de vez en cuando, como la resistencia de la atmósfera restante cerca de la Tierra, la presión de la luz solar y. el impacto de la atmósfera del planeta cuando entra en la atmósfera. Según la segunda ley de Newton, el resultado de una fuerza que actúa sobre un objeto es que cuando la nave espacial vuela en un campo gravitacional, la fuerza no gravitacional es generalmente muy pequeña. y la aceleración no gravitacional suele ser solo la aceleración de la gravedad del suelo.
Para compararla con la gravedad normal, llamamos a este fenómeno de microaceleración "microgravedad", de hecho, incluso si la nave espacial solo se ve afectada. por gravedad, su interior en realidad también existe microgravedad porque la nave espacial no es una partícula sino un objeto de cierto tamaño.
Mucha gente ha visto o sabe sobre la ingravidez, pero el entorno de microgravedad es un recurso precioso. que pocas personas pueden tener. Sí. Como todos sabemos, todo en la Tierra se ve afectado por la gravedad. Los procesos de producción, los fenómenos físicos, los cambios químicos y las actividades fisiológicas y de vida se ven inevitablemente afectados por la gravedad. La gravedad influye mucho en el procesamiento y fabricación de materiales, como que la parte inferior es pesada y la parte superior es liviana, lo que hace que la textura del material sea desigual, lo que provoca estratificación. Otro ejemplo es que al calentarse, el aire frío y caliente. Produce convección debido a la diferente gravedad específica, por lo que es difícil producir cristales de alta calidad /p>
Pero en la estación espacial, en el entorno de microgravedad de los transbordadores espaciales, satélites artificiales y otras naves espaciales, el proceso de producción y la vida. Las actividades no se ven afectadas por la gravedad (o tienen poco impacto), por lo que se pueden producir productos que no se pueden producir en la tierra. Se pueden producir nuevos materiales y productos, como la microgravedad, sin pesadez y ligereza, que pueden producir nuevos materiales, cristales y medicamentos con uniformidad. y texturas puras.
Convección de imágenes y aire frío y caliente; en condiciones de microgravedad, la fundición no requiere recipiente, evitando las impurezas y la contaminación causada por la fundición a alta temperatura, la tensión superficial de. Los metales pesados líquidos son muy grandes, por lo que se pueden producir esferas muy estándar, como bolas. La microgravedad puede promover significativamente el crecimiento y desarrollo de organismos y cultivar especies excelentes.