作者:鲁捷 来源:中国科学报 发布时间:2016/5/5 8:44:13
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地心比地壳小2.5岁

本报讯 人们脚下的地球深处藏着一个令人吃惊的秘密。通过相对论描述的引力效应,物理学家计算得出地心比地表年轻两岁半。

根据爱因斯坦的相对论,人们在引力场中的位置改变其所经历的时间流逝的速率。这一观点已经过严格检测,并对GPS卫星具有影响。但是这里所涉及的时间差异不是一分一秒也不是几年。

丹麦奥胡斯大学的Ulrik Uggerhj和同事对物理学家理查德·费曼上世纪60年代的观点进行重新分析后意识到,这种引力效应对于地球产生了更大的影响。费曼曾在一系列讲座中认为,地心和地表的年龄差距不过一两天,这一说法经常被包括Uggerhj在内的很多物理学家重复及引用。

但是当Uggerhj近日决定在研究生教科书中加入这一轶事时,他开始坐下来对相关数据进行研究。相关计算包括弄清楚地心和地表之间潜在的引力差异。

将这一差异代入相对论公式后,产生的时间膨胀因子在3 ×10-10左右,即每秒地心经过的时间比地表慢这样长的时间。但是由于地球已经存在了40亿年左右,时间膨胀的累积效应加起来会达到1.5年的差异。

这些算式的前提假设是地球密度统一,但事实上并非如此,地心的密度比地幔更大。利用更加真实的地球密度模型,该团队研究两者时差在2.5年左右。

“当然,我们不可能通过实验确定这一数据。”Uggerhj说。但是广义相对论目前为止已经经历了所有考验,因此这样的计算结果很可能是正确的。因此,这一理论在宇宙中普遍适应,同样的计算方式适用于任何质量的天体。该团队计算得出,太阳的中心比其表面大约年轻4万年。(鲁捷)

《中国科学报》 (2016-05-05 第2版 国际)
 
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