【直播回听】《六极物理课》第7次直播答疑

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六极物理课的更新时间是每周四19:05

课程直播答疑时间紧随其后，每周四20:13

这两个数字背后都有着特殊的含义：

1905年是物理学的奇迹之年，这一年26岁的爱因斯坦连续发表了五篇重要的论文，其中三篇成了物理学发展的核心；

2013年上帝粒子在实验上被证实并获得诺贝尔物理学奖的一年，上帝粒子是万事万物质量的成因，20世纪的物理学至此基本封顶。

答疑笔记 

【极重篇】第二章：广义相对论的验证及应用

问题1（用户@红色的麦克斯韦妖）：水星进动为什么总是以几乎不变的速率（每一百年5557.62秒）向同一侧进动，而不是没有规律的。而且时空扭曲如何使天体轨道发生细微的变化呀？

对应课程内容：【极重篇 | 第二章：广义相对论的验证及应用】01 水星进动

回答：因为太阳系是稳定的，太阳系的形成经过了几十亿年时间，已经进入了一个稳定的状态，所谓稳定就是一切运动已经有了比较固定的规律，这种规律不需要是精确的规律，总是有偏差、误差，但是总得来说已经进入了一个周而复始的循环，只要是循环，那么一切轨道的运动都应该是有规律的，不会出现没有规律的情况。

问题2（用户@爱听书的一鸣）：GPS的24颗卫星是地球同步轨道卫星吗？

对应课程内容：【极重篇 | 第二章：广义相对论的验证及应用】04 卫星定位系统

回答：24颗卫星不是地球同步轨道卫星，因为真正意义上的地球同步轨道卫星是只能在赤道上方的，24颗卫星既然覆盖全球，就必然不可能是都在赤道上，否则很多区域是无法覆盖到的。

问题3（用户@MrMojoRisin）：以前了解到定位系统时钟校准需要考虑到钟慢效应，包括引力场强度不同和卫星高速运动两方面，对于卫星来说两方面钟慢效应是相反的，会相互抵消一部分。那么应该存在一个轨道高度使得两方面钟慢效应恰好完全抵消，卫星与地面的时钟完全相同。此时卫星相地面发射信号还是会被引力场扭曲。这是否与上次答疑讲到的时空间隔有冲突？

对应课程内容：【极重篇 | 第二章：广义相对论的验证及应用】04 卫星定位系统

回答：卫星的运动速度远远没有达到接近光速，最多是几千米每秒。这种情况下，速度的钟慢效应是可以忽略的。并且，在这种情况下，不用单独考虑狭义相对论，而是广义相对论中爱因斯坦场方程已经自动囊括了狭义相对论的部分，所以并不需要考虑这些问题。

问题4（用户@爱听书的一鸣）：如果宇宙膨胀起源于一个奇点，而我们地球大概率不在宇宙的原点，那么来自宇宙某个引力波源点传来的引力波信号各方同向传播是否也会因为其所处离宇宙奇点的距离远近导致不同接收点之间会有时间差？

对应课程内容：【极重篇 | 第二章：广义相对论的验证及应用】05 曲率飞船

回答：宇宙不存在中心，并且奇点是没有空间位置的，因为奇点并不存在于时空当中，因此这个问题是不存在的。可以把宇宙当成一个气球的表面，有限大小，但是并无中心。

导读 

【极重篇】第三章，我们来到广义相对论的预言：黑洞。

黑洞可以说是这个宇宙当中最神秘的存在之一，我们在第二篇当中也讲过黑洞，但是我们在第二篇里讲的是一个经典黑洞，真正意义上的黑洞是广义相对论预言计算出来的。

所以第三章我们的目标就是为了讲清楚广义相对论是如何推导出黑洞的存在的。黑洞的性质十分奇特，它对应于时空奇点，奇点其实是个数学概念，你会发现黑洞虽然是广义相对论推论出来的，但其实黑洞里面的情况，广义相对论是几乎无法描述的，因为现有的理论在黑洞里都失效了。

黑洞的形成其实从理论上来说，跟质量不是直接关系，而是密度足够大就可以成为一个黑洞，比方把太阳压缩到三公里的半径它就成为了一个黑洞，把地球压缩成一个橘子大小，也可以成为一个黑洞，黑洞甚至可以在微观上存在。

黑洞的特点是进去了就出不来，但其实在外面的人看来，没有任何东西可以真正进入黑洞，这其实是通过广义相对论的分析推导出来的。

我们这一章主要的目标，就是先搞清楚什么是黑洞，它有哪些性质，它为什么是广义相对论的必然结论。广义相对论的黑洞是真出不来的黑洞，相反经典黑洞是可以出得来的。