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发表于 2018-6-13 18:41:25
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引力场是描述物体延伸到空间中对另一物体产生吸引效应的理论模型。现代观点认为引力场是物质在空间中产生的空间弯曲效应,物体在该弯曲空间内运动时表现出在直角空间中的运动状态改变,从而体现出引力效应。在牛顿力学的经典理论框架下和爱因斯坦的广义相对论理论框架下均有对引力场的定量描述。然而,通过现代观测手段发现宇宙中星际物质的运动与现有理论存在不相符的现象,因此引入了“暗物质”和“暗能量”的概念,来弥补原有理论和实际观测的差距。尽管学术界针对暗物质和暗能量的可能的量、分布和属性已经着手研究,但它们仍然是未知大于已知,且尚未完全证实的概念。
引力场定义:引力场是一种全域性的时空性质,其场强度和能量物质分布及物质运动速度成正比关系。
所谓全域性是指从理论上来讲引力场是整个时空的性质,那么它的广度就是时空所在处必然存在引力场。
物质能量分布该怎么理解,在整个时空中物质能量的分布是不均的,引力场强度自然就是不同的。虽然是理论上是全域性的场,也就是弥漫整个宇宙。但是从微分思维出发,由于这种的物质能量的不均性,我们可以把全域场划分为N个局域场。
在物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。在1916年 ,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果,因为它引入了相互作用的传播速度有限的概念。相比之下,引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中,因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。
http://news.163.com/17/1022/15/D1C348JF0001875O.html
欧洲南方天文台(ESO)16日就在网站发布了用天文望远镜“看到”的引力波之光。ESO的望远镜首次探测到引力波对应的光学信号,并在网站上公布了捕捉到的引力波之光画面。
爱因斯坦在广义相对论中曾描述:“引力波以光速迅速扩散,充满整个宇宙。”引力是由于质量所引发的时空扭曲所造成,任何有质量的物体加速运动都会对周围的时空产生影响,时空在伸展和压缩的过程中,会产生振动,这些振动就是引力波。这些波动,可以想象为将一块石子投入水中所掀起的涟漪,因此人们也为引力波赋以一个好听的名字“时空涟漪”。
金秋十月,“引力波”变得如巨星般耀眼,先是10月3日,来自LIGO(激光干涉引力波天文台)团队的科学家们由于其在引力波研究方面的贡献而被授予诺贝尔物理学奖。接着北京时间10月16日晚上10点,一个世界天文学界里程碑式的时间来到,美国国家科学基金会、欧洲南方天文台、中国中科院紫金山天文台等机构同步召开新闻发布会,宣布第一次同时“听到”和“看到”来自双中子星并合的一次引力波事件。
这是人类第五次探测到引力波。然而科学界的兴奋之情甚至不亚于第一次探测到引力波时。因为与之前被探测到的四个引力波信号不同,这次探测到的引力波信号GW170817来自1.3亿光年外两颗并合的中子星,而且科学家第一次同时观测到了引力波及其电磁对应体。
“这次科学家们宣布首次直接探测到了壮丽的双中子星并合产生的时空涟漪——引力波及其伴随的电磁信号。这标志着人类历史上第一次使用引力波天文台和其他望远镜同时观测到了同一个天体物理事件,这次发现同时也打开了等待已久的多信使天文学的新窗口,引力波天文学为理解中子星的性质提供了电磁天文学单独所不能实现的新机会。这次发现是由位于美国的激光干涉引力波天文台(LIGO)和位于欧洲的室女座干涉仪(Virgo)引力波探测器以及其他70个地面及空间望远镜共同完成的。”清华大学LIGO科学合作组织负责人曹军威说。清华大学LIGO科学合作工作组是此次中国唯一参与观测引力波的团队。自2009年成为LIGO科学合作组织正式成员以来,清华大学的这个团队参与了迄今为止的所有引力波的发现。
“这是人类迄今观测到强度最强的引力波信号。”与之前探测到的双黑洞并合引力波信号只有1秒不同,此次中子星并合产生的引力波持续了大约100秒,
LIGO科学合作组织成员的科学家向记者展示了双中子星并合的动画过程,两个天体相互旋进,最终并合并产生大量抛射物,外形就像旋转的风车。最大的惊喜来自100秒的后半程,“一定要准备好你的耳朵,听,开始了……”果然一声“啁啾”声传来,这就是双中子星即将发生并合前由于相互绕转频率不断提高而发出的声音,引力波长啥样,听这个声音就知道了。
在清华大学引力波成果展示现场,大屏幕上出现了一张北京地图,此次并合的中子星大约有多大,科学家说,直径约为20到25公里,如果放在北京地图上,大致可以覆盖北京的三环区域,“也就是说,清华大学所在四环外还不在中子星覆盖范围内。”中子星到底有多重,科学家预测,这两个相互旋进的天体的质量估计为1.5到1.6倍太阳质量,也就是说把1.5到1.6倍的太阳质量压缩到一个非常小的区域中,其密度大得惊人。距离我们有多远,约1.3亿光年,也就是说这是1.3亿光年前的一次碰撞,今天才被我们人类所观测到。
众望所归!2017 诺贝尔物理学奖给了引力波发现者
众望所归!2017 诺贝尔物理学奖给了引力波发现者
(引力波传播示意图)
(两个互相吸引的黑洞-示意图)
中子星合并并产生引力波示意图。大约13亿年前,两个间隔大约300公里,相互绕转的中子星逐渐靠近,越转越快,造成周围时空的扰动,产生引力波信号,并最终合并为一体
观测数据显示,在这两颗中子星的合并现场可以观察到明显的迹象,显示那里合成了大量重元素,包括金,铂和铀等。这回答了一个长期悬而未决的问题:宇宙中的重元素从何而来?
哈佛大学史密森天体物理学中心的厄尔多·贝格(Edo Berger)表示:“此前元素周期表中那些质量最大的元素的起源一直不甚明了,直到今天——我们了解到,它们可以在中子星的合并过程中被产生出来。”他说:“每次这样的合并事件都能产生质量超过一个地球的贵金属,比如珀金和黄金,还有很多非常稀少的稀土元素。”事实上,科学家们的计算显示,今年8月17号观测到的这次中子星合并事件,产生了相当于10倍地球质量的黄金和铂金。这些重元素在这里被制造出来,并随后被撒播到宇宙各处,或许其中一部分会有一天落到地球上,最终成为了我们婚礼上的爱情信物。(晨风)
探讨人的意识,必须从从人视觉听觉 自闭学者 语言 天赋论 引力场量子场论 以相对论量子论为基础 讨论人的大脑暗能量-默认模式 入手,才可以得到答案。
大脑暗能量,大脑11空间是探索的核心。
科学家们一再通过各种的观测和计算证实,暗能量在宇宙中占主导地位,约占73%,暗物质占近23%,我们所熟悉的物质仅约占4%。所以宇宙的运动不是由我们所熟悉的物质来推动的,而是由暗能量来推动的。太阳系和银河系的运动都是旋涡型的,所以,暗能量必定以一种旋涡运动的形式存在,以便推动它们的这种运动。结果,在暗能量运动的范围内就会形成一种旋涡场,我们称之为暗能量旋涡场,简称为旋涡场。
暗能量是驱动宇宙运动的一种能量。它和暗物质都不会吸收、反射或者辐射光,所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。
人类到目前为止对宇宙的研究表明:27%的宇宙是由暗物质组成的,暗物质就像胶水一样把所有物质连接在一起。新的一项研究发现,一部分暗物质正在消失,而导致他们消失的原因则是暗能量。 暗能量很有可能在消耗着暗物质,如果这一推论正确那这种现象将对宇宙的未来产生重大的影响。相关结果已经发表在了物理学评论快报上。
暗能量和暗物质并不会吸收、反射或者辐射光,所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。于是研究测试它们的性质变得十分困难。天文学家们一直以来通过观测一些宇宙结构和物质受引力的影响以及能够探测到的辐射来研究这一概念。
这项研究是基于宇宙时空的基本性质。在宇宙层面上来看还能揭示它的命运。如果暗能量真的持续吞噬暗物质的话,那我们的宇宙最后就会成为一个近乎绝对的虚无。暗物质在宇宙中的作用就相当于一个框架,如果不是因为暗物质我们所见到的星系们就不会在今天的位置。目前的研究表明暗物质很可能在被消耗,我们宇宙框架的成长随之变慢。
约二十年前,一项研究表明我们的宇宙正在膨胀,而膨胀的速率不是恒定或减慢,而是在加速。这项研究在2011年被授予了诺贝尔物理学奖。 学者们认为暗能量的密度可能是一种宇宙常量,而真空则提供了宇宙膨胀的动力。
通过研究许多不同的资料,研究小组比较了宇宙的膨胀规律。他们认为暗能量吞噬暗物质可以作为宇宙加速膨胀的解释。而传统的标准模型对这一现象并不能给出合理完整的解析。
在物理宇宙学中,暗能量是一种充溢空间的、增加宇宙膨胀速度的难以察觉的能量形式。暗能量假说是当今对宇宙加速膨胀的观测结果的解释中最为流行的一种。在宇宙标准模型中,暗能量占据宇宙约68.3%的质能。
大脑暗能量
你躺在屋外的摇椅上打盹儿,腿上放着一本杂志。突然,一只苍蝇停在胳膊上,你拿起杂志去拍它。在苍蝇停在你身上之后,你的大脑里发生了什么?在停下来之前呢?长期以来,神经科学家一直认为,人在休息时,大脑中的神经回路基本处于关闭状态。从这个意义上说,此时的神经活动属于“随机噪声”,就像没收到信号的电视机显示的雪花状图案。而当苍蝇停在你的胳膊上时,大脑恢复意识,准备执行“拍蝇任务”。但最近的神经成像研究揭示了一个完全不一样的事实:当人们躺着休息时,大脑并未闲着,很多重要的神经活动仍在进行。这种不间断的信息传递被称作大脑的默认模式,它所消耗的能量是我们拍打苍蝇,或有意识地对其他外在刺激作出反应时所耗能量的20倍。实际上,我们有意识去做的大多数事件,比如吃饭和演讲等,都是对大脑默认模式下基准神经活动的背离。
理解大脑默认模式的关键,是要找到此前不为人知的大脑系统——默认模式神经网络(default mode network,DMN)。在组织神经活动的过程中,默认模式神经网络到底发挥了怎样的作用,现在仍在研究当中,但我们知道,大脑在形成记忆,组织其他各种需要为未来事件做准备的神经系统时(比如感觉到苍蝇停在胳膊上就下意识地去拍打,这个动作就需要大脑的运动系统随时做好准备),可能就是采用默认模式神经网络预先设定好的方式。在使脑区行为同步方面,默认模式神经网络可能也发挥了重要作用——让各个脑区就像赛跑运动员一样,在发令枪打响的那一刹那,都处于合理的“预备”状态。如果默认模式神经网络确实在为大脑的有意识活动做准备,那么研究这个网络的行为,也许能让科学家找到一些线索,揭示意识体验的本质。另外,神经科学家还推测,默认模式神经网络遭到破坏,可能会引起精神错乱,以及从阿尔茨海默病到抑郁症的一系列复杂大脑疾病。
人们在休息或发呆时,大脑里面到底发生了什么?过去几年,我们和其他一些研究小组对这个问题产生了极大的兴趣,因为多项研究都暗示,在这种状态下,大脑中存在一定程度的背景活动。
只须对大脑成像图进行肉眼观测,就能找到大脑背景活动存在的证据:无论来自对照组还是试验组,大脑成像图总是显示,多个脑区都处于相当忙碌的状态。由于都存在背景“噪声”,通过肉眼观察原始图像,我们几乎不可能从两类大脑成像图上找出差别,而要完成这一任务,只有利用计算机进行精密的图片分析。
进一步分析发现,在执行特定任务时,大脑消耗能量的上升幅度不会超过基础神经活动的5%。在神经回路中,大部分神经活动都与外部事件无关,这些活动消耗的能量占大脑总消耗能量的60%~80%。因此我们借鉴天文学家的说法,把这些固定存在的神经活动称为大脑的暗能量——看不见的暗能量占据了宇宙中物质能量的绝大多数。
推测大脑暗能量可能存在的另一个理由是,研究发现只有极少的感官信息能够真正抵达大脑的中枢处理区域。视觉信息从眼睛传向视觉皮层的过程中,信号强度会大幅衰减。
人们周围存在无数信息,每秒约有上百亿比特的信息抵达视网膜,但与之相连的视觉输出神经连接只有100万个,每秒钟视网膜传向大脑的信息只有600万比特,最终能到达视觉皮层的信息只有1万比特。
经过进一步处理,视觉信息才能进入负责产生意识知觉的脑区。令人惊讶的是,最终形成意识知觉的信息每秒钟不足100比特。如果这些是大脑所能利用的全部信息,如此少的信息量显然不大可能形成知觉,因此固定存在的大脑神经活动必定在此过程中发挥了某种作用。
神经突触的数量也暗示大脑暗能量可能存在。突触是神经元间的连接点。在视觉皮层中,负责传递视觉信息的突触数量还不到全部突触的10%。因此,大部分突触肯定是用于建立视觉皮层内部神经元间的联系。
1995年,威斯康辛医学院的BharatBiswal等人,发现在完全没有运动的休息状态下,大脑左右两侧运动皮层的fMRI信号仍然会显示出很强的相关性——即脑区激活(activation).
这是一个非常重要的发现,因为之前虽然知道左右两侧的运动皮层在完成双手协调任务时会同时激活,但并没有人会想到人在没有动手的时候负责控制两侧手的区域仍然会同步活动。这提示了一个大脑重要的属性——大脑中存在着某种暗能量,一种自发的脑活动,而且这些自发脑活动不是杂乱无章的,而是有组织的。
这些脑区包括这些脑区有后扣带回/前楔叶(PCC/Precuneus), 内侧前额叶(MPFC), 双侧角回(bilateral AG), 双侧外侧 颞叶 (bilateral lateral temporal cortex, LTC), 双 侧 海 马 (bilateral hippocampus, HF+) (Fox et al., 2005; Raichle et al., 2001)——在很多认知任务实验条件下几乎不激活。
Shulman 等人(1997)综述了相关正电子发射断层扫描(PET)的研究, 发现这些脑区的大部分在安静条件下的活动比主动任务条件下高, 被试在进行认知任务时, 这些脑区总是表现出负激活(deactivation)——即默认网络的活动和注意网络 (attention network)的活动相互拮抗(anticorrelation)
随后, Raichle (2001)提出大脑功能“默认模式(Default mode)”的概念, 以指当大脑不加工外在任务时回归到基线状态(baseline state), 并将支持这一功能的脑区称之为“默认网络(Default Mode Network, DMN)”。这一概念逐渐被其他研究者所接受。
Mazoyer 等人(2001) 的PET研究元分析, 以及Shannon (2006) 分别对区组设计和事件相关设计的 fMRI 研究进行的元分析得出的默认网络脑区均和 Shulman 等人(1997)的元分析结果非常相似。Greicius, Krasnow, Reiss和 Menon (2003) 首次使用静息态功能连接分析发现以默认网络的重要脑区后扣带回/前楔叶为种子点, 其与剩下的脑区都存在功能连接, 说明这些脑区具有同步活动的特性, 证实默认网络的存在。独立成分分析的研究证明默认网络的存在, 研究发现对大脑低频血氧信号进行独立成分分析, 可以分离出几个不同的成分, 其中一个成分就是默认网络, 其覆盖脑区与任务诱发的负激活脑区类似(Greicius,Srivastava, Reiss, & Menon, 2004; Damoiseaux et al., 2006)。
最关键的证据,是脑科学家提供的,21世纪量子场脑科学理论的关键证据,就是人类大脑最多可达到 11 维空间。这也是揭示了在现代物理理论基础上,重新认知人类行为、认知、情绪、意识与灵魂的关键。
人类大脑非常复杂!竟然具有11维几何空间 -人类大脑|几何空间|维度-生物通
最新研究揭晓人类大脑最多可达到 11 维空间,这种多维空间或许能破解人类记忆的形成之谜。
研究人员使用一种叫做“代数拓扑”的数学模型,确定软件建立的虚拟大脑中的几何结构位置。为了测试该模型,研究人员在真实大脑组织上进行了实验。
据国外媒体报道,人类大脑是最复杂的结构之一,科学家仍需揭晓更多关于大脑的谜团。目前,最新一项研究显示,人类大脑布满一种多维结构,该结构可使大脑在
11 维空间正常运转。同时,理解大脑多维结构将帮助我们揭开记忆是如何形成的。
这项研究使用复杂计算机模型理解大脑细胞如何自己组织起来,完成复杂的任务。瑞士“蓝脑计划”主管、神经系统科学家亨利·马克拉姆(Henry Markram)说:“我们发现一个我们从未想过的世界,大脑中存在数千万个几何结构,它们可达到 7 维空间,甚至对于一些几何结构,可以达到 11 维空间。”
当叫做神经元的大脑细胞组形成复杂几何结构时,科学家称它们为“团(clique)”。每一个神经元与邻近神经元以特殊方式建立连接,从而形成具有复杂互连的几何结构。越来越多的神经元加入“团”,从而使该几何结构增添更多的维度。
三维是指高度、宽度和深度,现实生活中任何物体都具有三维结构。
目前,这项研究发现大脑的维度空间可达到 5、6、7,甚至是 11 维。比利时鲁汶大学塞斯·范·李文(Cees van Leeuwen)教授说:“超过物理范围之外,高维数空间被经常用于描述复杂数据结构或者系统状况,例如:状态空间中动力系统的状态。”大脑空间仅是该几何结构所有自由度的结合体,其状态描述自由度的价值实际上是可以假设的。研究人员使用一种叫做“代数拓扑”的数学模型,确定软件建立的虚拟大脑中的几何结构位置。为了测试这一模型,研究人员之后在真实大脑组织上进行了实验,他们发现虚拟大脑能够刺激形成渐进较高维数的结构,在这些结构之间是多面性洞状结构。
英国阿伯丁大学拉恩·李维(Ran Levi)说:“当大脑处理信息时,高维洞状结构的出现意味着大脑神经元网络以非常有组织的方式响应刺激。这就好像大脑对刺激的反应是建立之后消除一个多维塔状积木,最开始是使用条棒(1 维),之后使用平板(2 维),再之后使用方块(3 维),之后更复杂的几何结构具有 4 维、5 维等。
通过大脑的活跃进程类似于一个多维度沙塔,它是在沙堆上建立,之后瓦解散落在沙堆之中。目前研究人员面临的最大问题是,我们所进行任务的复杂性是否依赖于大脑建立的多维沙雕的复杂程度。
同时,神经系统科学家也努力探索大脑存储记忆的区域,马克拉姆教授说:“大脑记忆区域很可能‘隐藏’在高维洞状结构之中。”
对于人的大脑以及意识的探索,是当前最前沿的科学问题。意识问题的认知,可以引发人类文明的又一次飞跃,可以导致人类冲出地球的壮举成为现实。
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大脑暗能量,大脑11空间是探索的核心。
从灵异故事、天赋论、天人合一论和引力场开始,以相对论量子论为基础 大脑11维度空间 讨论人的知觉、意识 1
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