SMB是什么

“东邪西毒中神通”华山论“IT标准”
2002年11月5日全球最大的企业管理和协同化电子商务解决方案供应商SAP公司的联合主席兼首席执行官孔翰宁博士(ProfDrHenningKargermann)抵达了北京，在参加SAP举办的题为“创新无限，远见未来”的盛大30周年庆典活动的同时，也向媒体透露了SAP公司面向中小型业务的行业解决方案(SMB-SmallMediumBusiness)，是SAP公司30年历史发展过程中又一个里程碑式的战略举措，当有媒体记者问道此项举措与1993年SAP推出具有划时代意义，基于客户服务器架构而风靡全球的主打产品R/3是否能够相提并论时，数学和物理学博士出身，略显内向的孔博士并没有正面回答。
SAP公司为什么在利润丰厚的高端应用领域仍然独领风骚，财富500强超过80%的企业应用SAP企业管理解决方案时，如此大手笔推出面向中小型业务的解决方案SMB，SAP推出的SMB到底是什么？如果希望拨开迷雾，寻找真相，必须了解IT行业目前的竞争态势及将来的发展趋势。
东邪西毒
当今的IT世界，群雄争霸，但真正有资格能够华山论剑的不过区区几家，IBM可以比作IT界内的武当派，名门正宗、内功深厚，虽然也有兴衰交替的可能，但江山自有新人出，只要不断挑战自我，虽然是大象但也能跳舞。微软才华横溢，凭借当年在武当打小工时(IBM将PC *** 作系统的工作外包给微软)潜心研究的一套武林绝学MS-DOS，逐渐发展，不断壮大，利用Windows *** 作系统横扫天下，成为个人电脑PC的代名词，微软虽然武功极高，悟性极强，但树敌无数，只要是感兴趣的领域，必然设法将相关领域的各大门派斩尽杀绝，业界人称西毒。Oracle从武当闲置的秘笈中，得到关系数据库的相关宝典(关系数据库的理论是IBM首先提出的)，很快统领一方，并且桀骜不驯，对武林鼻祖，名门正派不屑一顾，与西毒更是水火不容，业界号称东邪。SAP的五位创始人出身武当，但由于受到同门师兄的排挤，而且也不满清规戒律的束缚，自立门户。在高人指点下，20年磨一剑，练就降龙十八掌(1993年，SAP成立20年时，推出了R/3系统)，从此江湖出现行事低调、武学精湛的大侠郭靖。
“无论你的产品多么好，你距离彻底失败的时间总是只有18个月”，微软首席技术官纳森·迈克尔德这样评述，Oracle公司总裁拉里·埃里森说，“对于任何企业来说，容忍对手就注定要灭亡，安居老二最后就会被淘汰”。
每一个业界巨头都有“一统”天下的梦想，在激烈竞争的IT世界中，谁能够成为最后的王者？
华山论剑
IT世界最终有资格指点江山、挥斥方遒的一定是“标准”的制订者。IBM、微软、Oracle、SAP这四大高手中，微软、IBM、Oracle都深谙此道，SAP虽然相对反应较慢，但毕竟资质清纯、心无杂念，一旦练到九重神功境界，也会审时度势，拳拳力道，汹涌而来。
微软制订标准的方法是制作一张芸芸众生熟悉得不能再熟悉的脸———Windows界面，当绝大多数个人应用软件都基于这张脸进行开发时，微软就成为个人应用软件君临天下的王者，而一旦有人试图改变这张脸时，其结果必然是斩立决、杀无赦。微软不惜冒着触犯联邦垄断法案的风险利用捆绑战术，击垮了网景公司的互联网浏览器，利用Office套装软件击败了Lotus和WordPerfectOracle从关系数据库起家，敏锐地抓住了互联网技术不断发展带来的机遇，与Sun公司共同推出了网络计算的概念，目标直指微软对个人应用平台的垄断，网络计算和Java技术将使个人终端用户不再依赖某一特定平台，游戏规则将重新建立，一时间新的武林盟主似乎就要诞生。但微软不会善罢甘休，微软选择了和SAP紧密合作的方式，利用SAP在高端应用的品牌优势，通过让SAP的核心产品R/3运行在微软的WindowNT平台，使WindowsNT摆脱了低端系统的阴影，同时利用微软的SQLServer数据库向Oracle和IBM发起了攻击，利用Windows2000 *** 作系统试图取代Sun公司基于Unix的企业和网络服务器产品。
SAP是一家从德国小镇沃尔道夫走向世界的公司，一直以德国人的严谨和执着专注于企业管理应用软件的开发和应用，由于其产品的开发性和集成性，以及不断完善的行业管理实践，强大灵活可配置的功能，受到了越来越多企业客户的青睐，同时SAP充分让利给其合作伙伴(硬件、系统软件、咨询公司等)，形成了围绕SAP产品的商业生态圈，使越来越多的合作伙伴愿意与之合作，SAP一度成为商业应用领域举足轻重的领袖人物。
SAP曾经与Oracle关系密切，SAP的应用产品运行在Oracle的数据库上的百分比在Oracle推出自己的应用软件之前一直处于很高的位置，但Oracle的首席执行官拉里·埃里森不会只满足在数据库领域立腕扬名，随着Oracle在企业管理应用软件的推出，到了1999年Oracle已经成为SAP最大的竞争对手。
SAP和微软的蜜月期也已结束，微软在全面扳回浏览器之战后，并成功地由“文件处理的领导者转变为套装办公软件的领导者后，微软的下一个领域就是企业应用领域，企业应用软件最终能确立和保证微软全线产品的持续增长。2000年初，微软以15亿美金收购制图软件制造商Vision；2000年12月，微软以11亿美金收购美国本土中型财务软件公司GreatPlains；2002年5月7日，微软以13亿美金收购欧洲小型企业应用软件供应商Navision；从长远来看，微软希望通过目前实施的Net计划将所有的企业解决方案一揽门下。
射雕英雄
SAP需要重新定位自己的战略，管理应用软件本身面临着两难问题，如何在做到通用化的同时保证行业专业化，两者兼举必然导致系统的不断庞大，这同样是微软Net战略当介入企业解决方案时必须面对的问题，如何化解？
SAP推出了行业细分的中小型业务解决方案SMB-Allinone，这种解决方案的实质绝不是推出了轻型的SAP商务平台，相反它是一种SAP+的解决方案，它采用了有别于SAP传统的直销模式，利用合作伙伴在SAP的整体平台mySAPBS(即mySAPcom)的基础上，开发面向不同行业的解决方案并采取渠道销售的经营模式，例如：某中国合作伙伴，利用SAP提供的行业开发工具IndustrySolutionMapComposer，开发了基于SAP整体平台的不同行业(汽车零部件、医药化工、高科技、零售分销等)解决方案-CSE(敏捷商务解决方案)系列产品，此产品通过了SAP公司的严格认证，SAP将不断致力于开发在数据库平台以上的业务模块组件(BuildingBlock)，合作伙伴在此组件基础上，根据不同行业的具体需求不断开发面向行业的解决方案，如果能够有大量的合作伙伴基于SAP的模块组件开发应用软件，SAP实际上将从一个应用软件开发商转化为应用模块组件提供商，从而达到制订软件开发标准的目的。
SAP推出的面向中小型业务的解决方案SMB-Allinone，是一个拥有SAP整体商务平台的解决方案，它利用合作伙伴进行行业定制开发，将以前在具体项目中解决的大部分问题，提前在产品中实现，大大缩短了实施周期和总体成本，使更多的客户，尤其是快速成长的中小型企业能够应用这样的管理平台提供自己的核心竞争能力。(完)

爱因斯坦在晚年曾不断攻击玻尔的量子论，请问这是不是意味着相对论与量子力学之间有矛盾之处？爱因斯坦曾经提出了EPR佯谬，现在已经有实验证明爱是错的，这又是否说明相对论又不完善的地方，至少它在量子论中并不总是适用？
附：EPR佯谬
1935年美国《物理评论》的第47、48期上分别发表了两篇题目相同的论文：“物理实在的量子力学描述能否认为是完备的？”在47期上署名的是：爱因斯坦、波多尔斯基和罗森(Einstein-Podolsky-Rosen)，在48期上署名的是玻尔(N Bohr)。 EPR是前三位物理学家姓的头一个字母。EPR悖论(EPR Paradox)是这三位物理学家为论证量子力学的不完备性而提出的一个悖论，又称EPR论证或EPR悖论。这个悖论涉及到如何理解微观物理实在的问题。
爱因斯坦等认为，如果一个物理理论对物理实在的描述是完备的，那么物理实在的每个要素都必须在其中有它的对应量，即完备性判据。当我们不对体系进行任何干扰，却能确定地预言某个物理量的值时，必定存在着一个物理实在的要素对应于这个物理量，即实在性判据。他们认为，量子力学不满足于这些判据，所以是不完备的。爱因斯坦等人认为，量子力学蕴涵着EPR悖论，所以不能认为它提供了对物理实在的完备描述。
面对爱因斯坦等人的反驳，玻尔对EPR实在性判据中关于“不对体系进行任何干扰”的说法提出了异议，认为“测量程序对于问题中的物理量赖以确定的条件有着根本的影响，必须把这些条件看成是可以明确应用‘物理实在’这个词的任何现象中的一个固有要素，所以EPR实验的结论就显得不正确了”。玻尔以测量仪器与客体实在的不可分性为理由，否定了EPR论证的前提———物理实在的认识论判据，从而否定了EPR实验的悖论性质。
应该说，玻尔的异议及其论证是无可非议。可是，爱因斯坦却不承认玻尔的理论是最后的答案。爱因斯坦认为，尽管哥本哈根学派的解释与经验事实一致，但作为一种完备的理论，应该是决定论的，而不应该是或然的、用概率语言表达的理论。
从科学史上看，量子力学基本上是沿着玻尔等人的路线发展的，并且取得了重大成就，特别是通过贝尔不等式(Bell's theorem)的检验更加巩固了它的基础。但是，我们也要看到，爱因斯坦等人提出的EPR悖论，实际上激发了量子力学新理论、新学派的形成和发展。
爱因斯坦-波多斯基-罗森悖论是由阿尔伯特·爱因斯坦、玻理斯·波多斯基和纳森·罗森在1935年发表於《物理评论》杂志的论文所揭示的悖论。其简称爱波罗悖论以提出此悖论的三人姓氏第一字为根据，另有EPR论证、EPR诡论、EPR佯谬和EPR悖论等名称。
此悖论是对於量子力学的正统诠释——哥本哈根诠释提出反驳的一个思想实验，对於物理量的观测值以及物理学理论可以解释的值长久以来的观念做出挑战。此悖论引起众人对量子缠结现象的兴趣，并且引出了约翰·贝尔於1964年对於哥本哈根诠释与爱波罗悖论纷争所提出的厘清对错方案——贝尔不等式。
EPR实验产生了一种二分法的结果，要不
1 对於一量子系统之A部份的进行测量的结果，对於在另一遥远处的B部份的物理真实性(physical reality)上有非局域性的效应；量子力学可以预测尔后在B部分做一些测量会得到什麼样的结果。不然就是
2 量子力学是不完备的：跟B相应的某些物理真实性要素无法由量子力学来解释（亦即：需要额外的变数来解释。）
虽然原先是以思考实验形式出现，目的在於展示量子力学的不完备性，然而尔后真实的实验结果却驳倒所谓的局域原理，使得爱、波、罗三人的原先目的失效。困扰爱、波、罗三位论文作者的「鬼魅般的超距作用」("spooky action at a distance")在为数众多的可再现实验中一再地出现。爱因斯坦到过世前都没有接受量子力学是一个「真实」而完备的理论，一直尝试著想要找到一种诠释可以与相对论相容，且不会暗指「掷骰子的上帝」，这可以从他对量子力学内禀的随机性以及与直观相违有所不满上头观察得到。

一定！
宇宙中真的有外星人存在吗？UFO真的是外星人造访地球的飞行器吗？此前大连召开了首届世界UFO大会，紫金山天文台王思潮研究员参加了此次会议，并展示了他20多年来对于一系列UFO现象的研究报告。昨日他接受了记者采访，为市民揭开UFO的神秘面纱。
UFO并不等于外星人飞行器
王思潮研究员首先指出，UFO并不等同是外星人飞船。UFO（俗称飞碟），是“不明飞行物体”（Unidentified Flying Object）的英文简称，指一切未经查明或者不可识别的飞行物，但其中可能有外星人造访地球的飞行器。
王思潮研究员特意举了一个例子，9月7日在民航常州机场一航班降落前，雷达监测到空中4 5个肉眼无法观测的不明飞行物，该物体持续盘旋了一个多小时自然消失。监管部门显示当天没有高空气球升空，而且无法显示其高度、形状及体积，这也排除了鸟类的可能。王思潮称现在很难判定它是什么物体，这就是一次典型的不明飞行物（U鄄FO现象，由于相关资料的缺乏，不明飞行物并不是短时间可以解决的问题，他认为这可能是一个特殊的飞行器。
专家认为外星人存在可能性很大
外星人真的存在吗？据介绍，银河系里有2千亿颗太阳的“兄弟姐妹”，而目前科学家已找到了150个恒星有行星环绕，它们是地球的远亲。王思潮研究员作了一个推测，就算10个恒星中有一个有行星环绕，那么地球在银河系中就应该有200亿个兄弟姐妹，就像太阳的9大行星中只有地球有高等智慧生命存在，那也应该有10万15万个行星适合生命发展，然后产生智慧生命形成技术文明，他们应该会有和地球水平相似或者更先进的文明。
就算外星人真的存在，目前很多科学家指出浩瀚星球彼此间相距遥远，外星人根本不可能造访地球。王思潮却认为，就像6000年前的半坡村人无法想像今日人类的科技发展一样，从莱特兄弟发明飞机到现在飞船炮轰彗星才不过百余年，外星人也有可能拥有更先进的技术造访地球。但王思潮也表示，目前的科学家还没有外星人存在的确凿证据，也还没有捕捉到外星人的无线电信号。
20年前一次UFO疑似外星人飞行器
1971年有人在高邮地区看到UFO并提供了目击报告，王思潮从那时起就开始研究出现在中国的螺旋状与扇状UFO。他告诉记者，这一类UFO在中国出现了16次，其中1981年7月24日目击者众多，中国15个省市有人看到，可能是世界上目击者最多的一次UFO事件。王思潮研究员收到了70余封目击报告，对此进行了长达20余年的研究。
目击报告显示，这次U鄄FO出现在当晚10点33分52分，开始出现在内蒙古南部与陕西北部交界处上空，呈现一个弧状光带，似星云状缓慢向西运动，光带中心有强烈闪光。当此UFO移动到甘肃永昌上空时，曾悬停半分钟，形状变为耳状，外耳呈月牙形一明一暗，并转出螺旋状光带，继续西行。随后在四川灌县的观测显示，整个螺旋状由中心最亮点的向外渐变为浅蓝色。最后，在紫金山天文台青海站的科研人员观测到，该UFO在西北仰角约30度处突然自行消失。王思潮研究员经过研究和计算，该UFO飞行高度为650千米左右，运动速度为16千米/秒，中心发光体旋转周期为11秒，从南部看UFO中心呈逆时针旋转。
“7·24”UFO可能和外星智慧生命有关
对于这次UFO现象，专家的解释众说纷纭。有部分专家认为这可能是流星或彗星，但王思潮研究认为，天文观测中彗星和流星的运动速度要快的多；另一说法是，火箭发射时第三级火箭推进器脱落抛洒剩余燃料造成了这一景象，王思潮认为这种猜测也无法成立，因为火箭发射一般都是利用地球自转由西向东发射，而UFO在中国出现的16次中有15次都是由东向西运行的，这次也不例外。况且火箭推进器不可能悬停在空中，而且目前没有和这次UFO出现时间相对应的火箭发射记录。
王思潮表示，他20多年来的研究基本排除了这次UFO是人类所发射飞行器的可能性，而这次UFO能在650千米的高空有高度的机动性，尤其是那奇异的悬停，表明它可能是与外星智慧生命有关系的特殊空间飞行器。

洞(Wormhole)，又称爱因斯坦-罗森桥，是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。虫洞是1930年代由爱因斯坦及纳森·罗森在研究引力场方程时假设的，认为透过虫洞可以做瞬时间的空间转移或者做时间旅行。不过目前其存在性尚未确认。
理论上，虫洞是连结白洞和黑洞的多维空间隧道，是无处不在，但转瞬即逝的。不过有人假想一种奇异物质可以使虫洞保持张开。
实际上，即使虫洞确实存在，目前通过虫洞做时间旅行尚无法实现，因为虫洞中的引力非常大，任何物质都无法通过。而且有人相信，虫洞很不稳定——以至于试图通过虫洞的物质对时空的作用就可能使虫洞消失。但有些科学家则相信研究虫洞的价值是巨大的。
什 麼 是 虫 洞 ？

提 问 者：霍 金 (2012001)

早 在 二 十 世 纪 三 十 年 代 ， 爱 恩 斯 坦 和 物 理 学 家 罗 森 已 经 发 现 ， 在 繁 复 的 引 力 场 方 程 式 中 ， 竟 然 暗 示 宇 宙 中 可 能 存 在 连 接 两 个 不 同 地 点 的 时 空 隧 道 ， 这 种 时 空 结 构 称 为 「 爱 恩 斯 坦 - 罗 森 桥 」。
1985 年 ， 著 名 天 文 学 家 萨 根 刚 完 成 了 科 幻 小 说 《 超 时 空 接 触 》 的 写 作 ， 并 邀 请 他 的 老 朋 友 物 理 学 家 基 普 ， 看 看 小 说 中 有 关 瞬 间 宇 宙 旅 行 的 描 写 ， 在 科 学 上 是 否 可 行 ， 想 不 到 这 桩 小 轶 事 ， 却 引 起 了 科 学 界 研 究 时 空 旅 行 的 热 潮 。
基 普 博 士 和 他 的 研 究 小 组 经 过 深 入 研 究 后 发 现 ， 时 空 旅 行 并 没 有 违 反 现 今 所 知 的 科 学 理 论 ， 且 更 进 一 步 提 出 利 用 虫 洞 作 时 空 旅 行 的 构 想 。
虫 洞 是 理 论 中 一 种 连 接 两 处 时 空 的 特 殊 通 道 。 让 人 类 可 以 瞬 间 穿 梭 宇 宙 ， 甚 至 作 时 间 旅 行 。
和 黑 洞 不 同 的 是 ， 黑 洞 是 大 质 量 恒 星 死 亡 后 的 必 然 产 物 ， 但 在 自 然 界 中 ， 却 并 没 有 一 个 机 制 会 自 然 产 生 虫 洞 。 以 纯 理 论 来 说 ， 有 两 种 「 可 行 」 的 制 造 虫 洞 方 法 。
方 法 一
如 果 我 们 有 一 个 现 实 中 不 可 能 存 在 的 超 级 显 微 镜 ， 能 看 到 小 至
10-35 米 的 空 间 ( 这 个 大 小 比 原 子 核 要 小 上 10-10 倍 ) ， 我 们 会 发 觉 ， 原 本 看 来 平 滑 的 时 空 ， 其 实 充 满 了 大 量 不 规 则 和 随 机 产 生 的 时 空 扭 曲 ， 科 学 家 称 之 为 量 子 泡 沬 。 这 些 时 空 扭 曲 偶 然 会 形 成 一 些 小 型 虫 洞 ， 只 要 我 们 有 无 限 先 进 的 文 明 ， 或 许 有 方 法 可 以 找 到 这 些 虫 洞 ， 捕 捉 它 ， 然 后 以 奇 异 物 质 ( 注 ) 把 它 扩 大 至 可 用 的 大 小 。
注 ：奇 异 物 质 是 具 有 反 重 力 特 性 的 物 质 ， 理 论 上 可 能 存 在 ， 在 现 实 中 是 否 存 在 则 仍 是 一 个 谜 。
方 法 二
假 若 人 类 有 无 限 先 进 的 文 明 ，我 们 亦 可 尝 试 把 空 间 扭 曲 ， 先 在 空 间 压 出 一 个 凹 洞 ， 然 后 轻 轻 将 空 间 屈 摺 ， 最 后 将 凹 洞 底 部 和 其 下 的 空 间 同 时 刺 穿 ， 再 把 两 端 空 间 缝 合 起 来 ， 产 生 一 个 虫 洞 。
由 於 虫 洞 、 奇 异 物 质 等 已 涉 及 极 高 深 的 物 理 ， 实 在 很 难 在 这 有 限 的 篇 幅 说 清 楚 ， 有 兴 趣 的 朋 友 ， 可 参 阅 基 普 教 授 (Prof Kip S Thorne) 所 著 的 天 文 普 及 书 籍 「Black Holes & Time Warps」。
陈 己 雄
太 空 馆 助 理 馆 长
522001
地 球 身 处 在 一 个 时 空 的 旋 涡 中 吗 ？
答 案 很 快 便 会 揭 晓 。 一 个 由 美 国 太 空 总 署 及 史 丹 福 大 学 进 行 的 物 理 实 验 「 重 力 探 测 器 B 」 ， 最 近 已 在 地 球 轨 道 上 完 成 了 为 期 一 年 的 科 学 数 据 搜 集 ， 科 学 家 估 计 要 多 花 一 年 时 间 进 行 分 析 工 作 ， 结 果 将 可 揭 示 出 地 球 周 围 时 空 的 形 状 是 否 真 的 呈 旋 涡 状 扭 曲 。
根 据 爱 因 斯 坦 的 相 对 论 ， 时 间 和 空 间 相 互 交 织 ， 形 成 四 维 的 「 时 空 」 构 造 。 地 球 的 庞 大 质 量 能 令 这 时 空 出 现 弯 曲 ， 假 若 时 空 像 一 张 d 床 ， 情 况 就 像 一 个 体 形 笨 重 的 人 坐 在 d 床 上 ， 会 令 d 床 下 陷 出 一 个 浅 坑 一 样 。 爱 因 斯 坦 宣 称 重 力 其 实 就 是 物 体 沿 著 弯 曲 时 空 运 行 的 结 果 。
假 如 地 球 是 固 定 静 止 的 ， 则 故 事 就 此 完 结 。 但 众 所 周 知 ， 地 球 是 转 动 的 ， 而 地 球 的 转 动 会 带 动 周 围 的 时 空 ， 把 浅 坑 扭 曲 而 成 一 个 四 维 的 旋 涡 。 发 射 重 力 探 测 器 B 卫 星 到 太 空 的 目 的 就 是 要 研 究 这 个 现 象 。
实 验 背 后 的 原 理 十 分 简 单 ： 将 转 动 的 回 转 仪 放 在 环 绕 地 球 的 轨 道 ， 转 轴 指 向 远 处 星 体 ， 作 为 固 定 基 准 点 。 在 没 有 外 力 的 影 响 下 ， 回 转 仪 理 论 上 应 会 永 远 不 变 地 指 向 同 一 星 体 。 但 假 如 时 空 给 扭 曲 了 ， 回 转 仪 转 轴 的 方 向 便 会 随 时 间 移 动 ， 换 句 话 说 ， 只 要 找 出 转 轴 方 向 漂 离 了 星 体 有 多 远 ， 便 可 量 度 出 时 空 的 扭 曲 程 度 。
实 际 上 ， 知 易 行 难 ， 实 验 之 难 如 上 青 天 。
在 重 力 探 测 器 B 卫 星 上 的 四 个 回 转 仪 是 人 类 有 史 以 来 所 造 最 完 美 的 球 体 。 这 些 如 乒 乓 球 般 大 小 ， 以 石 英 和 硅 融 合 而 成 的 球 体 直 径 约 38 厘 米 ， 偏 离 完 美 球 体 的 程 度 不 会 多 於 40 层 原 子 。 如 果 回 转 仪 不 是 如 此 浑 圆 ， 其 转 轴 在 不 受 相 对 论 影 响 下 亦 会 摆 动 。
根 据 运 算 ， 地 球 周 围 扭 曲 的 时 空 只 会 引 致 回 转 仪 转 轴 每 年 漂 移 0041 角 秒 ， 一 角 秒 为 1 度 的 3600 分 之 一 ， 可 见 程 度 之 小 。 要 准 确 量 度 这 角 度 ， 重 力 探 测 器 B 要 达 到 00005 角 秒 的 精 确 度 ， 精 度 要 求 相 等 於 要 量 度 出 160 公 里 外 一 张 纸 张 的 厚 度 。
重 力 探 测 器 B 实 验 的 研 究 员 发 明 了 一 整 套 全 新 的 技 术 来 把 不 可 能 变 为 可 能 。 他 们 研 发 出 「 无 阻 力 」 卫 星 ， 让 卫 星 虽 然 不 断 和 地 球 大 气 外 层 发 生 摩 擦 亦 不 会 影 响 到 回 转 仪 。 除 此 之 外 ， 他 们 亦 想 出 怎 样 使 地 球 渗 透 性 的 磁 场 不 会 进 入 飞 船 之 内 ， 以 及 发 明 一 种 无 须 要 触 及 回 转 仪 而 能 量 度 其 转 动 的 仪 器 。
进 行 这 实 验 是 异 常 艰 巨 的 挑 战 ， 经 过 多 少 无 眠 的 晚 上 、 资 源 的 投 放 ， 重 力 探 测 器 B 的 科 学 家 终 能 排 除 万 难 ， 找 出 解 决 方 案 。
史 丹 福 大 学 重 力 探 测 器 B 首 席 研 究 员 ， 物 理 学 教 授 弗 朗 西 斯 ‧ 依 法 日 称 实 验 的 表 现 没 有 出 现 甚 麼 「 意 外 」 ， 现 时 数 据 搜 集 已 完 成 ， 他 称 重 力 探 测 器 B 的 科 学 家 们 现 在 「 十 分 兴 奋 ， 也 知 道 前 路 仍 有 大 量 沉 重 的 工 作 等 待 著 他 们 。 」
仔 细 和 彻 底 地 分 析 数 据 的 工 作 正 在 进 行 中 。 依 法 日 教 授 解 释 ， 这 方 面 的 工 作 会 分 三 阶 段 进 行 。 首 先 ， 他 们 会 研 究 实 验 每 日 取 得 的 数 据 ， 找 寻 有 没 有 不 规 则 的 情 况 ， 然 后 会 将 数 据 分 开 约 每 月 一 段 作 比 较 ， 最 后 则 分 析 全 年 的 变 化 。 这 种 分 析 方 法 虽 然 比 较 复 杂 ， 但 亦 更 全 面 。
全 球 的 科 家 最 终 会 审 视 这 些 数 据 。 依 法 日 教 授 说 ： 「 我 们 希 望 最 严 格 批 评 我 们 的 人 其 实 就 是 我 们 自 己 。 」
科 学 家 已 下 了 极 大 的 赌 注 ， 假 如 他 们 找 到 预 期 的 时 空 旋 涡 ， 即 意 味 著 一 如 既 往 ， 爱 因 斯 坦 是 对 的 。 但 假 如 中 了 空 宝 ， 那 麼 爱 因 斯 坦 的 理 论 可 能 有 破 绽 ， 这 个 理 论 和 事 实 的 小 误 差 ， 誓 将 卷 起 物 理 学 另 一 次 革 命 的 旋 风 。
在 揭 盅 之 前 ， 仍 有 大 量 数 据 需 要 分 析 ， 就 让 我 们 拭 目 以 待 吧 ！
时间膨胀：
所谓的时间膨胀效应与长度收缩很相似，它是这样进行的：
某一参照系中的两个事件，它们发生在不同地点时的时间间隔
总比同样两个事件发生在相同地点的时间间隔长。
这更加难懂，我们仍然用图例加以说明：
图中两个闹钟都可以用于测量第一个闹钟从A点运动到B点所花费的时间。然而两个闹钟给出的结果并不相同。我们可以这样思考：我们所提到的两个事件分别是“闹钟离开A点”和“闹钟到达B点”。在我们的参照系中，这两个事件在不同的地点发生（A和B）。然而，让我们以上半图中闹钟自身的参照系观察这件事情。从这个角度看，上半图中的闹钟是静止的（所有的物体相对于其自身都是静止的），而刻有A和B点的线条从右向左移动。因此“离开A点”和“到达B点”着两件事情都发生在同一地点！（上半图中闹钟所测量的时间称为“正确时间”）按照前面提到的观点，下半图中闹钟所记录的时间将比上半图中闹钟从A到B所记录的时间更长。
此原理的一个较为简单但不太精确的陈述是：运动的钟比静止的钟走得更慢。最著名的关于时间膨胀的假说通常被成为双生子佯谬。假设有一对双胞胎哈瑞和玛丽，玛丽登上一艘快速飞离地球的飞船（为了使效果明显，飞船必须以接近光速运动），并且很快就返回来。我们可以将两个人的身体视为一架用年龄计算时间流逝的钟。因为玛丽运动得很快，因此她的“钟”比哈瑞的“钟”走得慢。结果是，当玛丽返回地球的时候，她将比哈瑞更年轻。年轻多少要看她以多快的速度走了多远。
时间膨胀并非是个疯狂的想法，它已经为实验所证实。最好的例子涉及到一种称 为"介子"的亚原子粒子。一个介子衰变需要多少时间已经被非常精确地测量过。无论怎样，已经观测到一个以接近光速运动的介子比一个静止或缓慢运动的介子的寿命要长。这就是相对论效应。从运动的介子自身来看，它并没有存在更长的时间。这是因为从它自身的角度看它是静止的；只有从相对于实验室的角度看该介子，我们才会发现其寿命被“延长”或“缩短”了。
应该加上一句：已经有很多很多的实验证实了相对论的这个推论。（相对论的）其他推论我们以后才能加以证实。我的观点是，尽管我们把相对论称作一种“理论”，但不要误认为相对论有待于证实，它（实际上）是非常完备的。
与相对论同档次的理论
简单来说就是，光在运动的时候可以看成是由光子（粒子）组成的，有粒子性，同时它的运动是按波的方式传播的，有波动性。
更科学，更复杂的说法：
波粒二象性
第一个肯定光既有波动性又有微粒性的是爱因斯坦。他认为电磁辐射不仅在被发射和吸收时以能量hv的微粒形式出现，而且在空间运动时，也具有这种微粒形式。爱因斯坦这一光辉思想是在研究辐射的产生和转化时逐步形成的。与此同时，实验物理学家也相对独立地提出了同样的看法。其中有WH布拉格和AH康普顿(ArthurHollyCompton,1892—1962)。康普顿证明了，光子与电子在相互作用中不但有能量变换，还有一定的动量交换。
1923年，德布罗意把爱因斯坦的波粒二象性推广到微观粒子，提出物质波假说，论证了微观粒子也具有波动性。他的观点不久就得到电子衍射等实验的证实。
波粒二象性是人类对物质世界的认识的又一次飞跃，这一认识为波动力学的发展奠定了基础。
§91 爱因斯坦的辐射理论
早在1905年，爱因斯坦在他提出的光量子假说中，就隐含了波动性与粒子性是光的两种表现形式的思想。他分析了从牛顿和惠更斯以来，波动说和微粒说之间的长期争论，指出麦克斯韦电磁波理论的局限性，审查了普朗克处理黑体辐射的思路，总结了光和物质相互作用有关的各种现象，认为光在传播过程和与物质相互作用的过程中，能量不是分散的，而是一份一份地以能量子的形式出现的。
1909年1月，爱因斯坦再次撰文讨论辐射问题，9月在萨尔茨堡举行的第81届德国物理学家和医学家会议上作了题为：《论我们关于辐射本质和组成的观点的发展》的演讲。他利用能量涨落的概念，考察一个挂在空腔中的完全反射性的镜子的运动，空腔中充有温度为T的热辐射。如果镜子是以一个非零的速度运动，则从它的正面反射出去的具有给定频率v的辐射要比从它的背面反射出去的多一些；因此镜子的运动将会受到阻尼，除非它从辐射涨落获得新的动量。爱因斯坦利用普朗克的能量分布公式，推导出体积V中频率在v→v+dv，之间的那一部分黑体辐射所具有的能量均方涨落为
接着，爱因斯坦对上式两项分别作了说明。前一项正是能量子的涨落，它是以hν作为基数的。后一项具有从麦克斯韦理论求出的电磁场涨落的形式。前者代表粒子性，后者代表波动性。爱因斯宣称：“这些考虑……表明辐射的空间分布的涨落和辐射压的涨落也表现得好象辐射是由具有上述大小的量子所构成的一样。”他强调指出：“现代辐射理论（按：指麦克斯韦的光的波动理论）与这个结果并不一致。”“如果（第一项）单独存在，它就会导致（所期望的）涨落，这种涨落发生在辐射是由独立运动的、具有能量hν的类点量子组成的情况下”。爱因斯坦用“类点量子”一词表明他已把光量子当作粒子来看待。爱因斯坦虽然还没有形成完整的辐射理论，但他已经明确到，遵循普朗克能量分布公式的辐射，同时具有粒子和波动的特性。
爱因斯坦在上述两篇论文中，对辐射理论的状况表示了如下的见解：
“我早已打算表明，必须放弃辐射理论现有的基础”；“我认为，理论物理学发展的下一阶段将给我们带来一个光的理论，这个理论可以解释为波动理论与发射理论的熔合；”“不要把波动结构和量子结构……看成是互不相容的。”
爱因斯坦在这里预见到了将有一种新的理论使波动性和微粒性熔合于一体，虽然十几年后，当新的理论真正出现时，他却反而不能接受。关于这个问题，请读者参看下一章。
1916年爱因斯坦再次回到辐射问题上来，发表了《关于辐射的量子理论》一文，这篇论文总结了量子论的成果，指出旧量子论的主要缺陷，并运用统计方法，又一次论证了辐射的量子特性。
他考虑的基本点是，分子的分立能态的稳定分布是靠分子与辐射不断进行能量交换来维持的。他假设能量交换的过程，即分子跃迁的过程有两种基本方式，一种叫自发辐射，一种叫受激辐射。根据这两种方式发生的几率，他推导出玻尔的频率定则和普朗克的能量分布公式。这样他就把前一阶段量子论的各项成果，统一在一个逻辑完备的整体之中。值得特别指出的是，爱因斯坦的受激辐射理论，为50年后激光的发展奠定了理论基础。
爱因斯坦在这篇论文中，认为分子与辐射在相互作用的过程中，不仅有能量转移，也同时会发生动量转移。他假设在辐射束传播的方向上，
了大小为hv/c的动量，这一动量具有确定的方向。他这样写道②：“看来，只有当我们把那些基元过程看作是完全有方向的过程，我们才能够得到一个贯彻一致的理论”。“因为能量和冲量总是最紧密地联系在一起”，所以“应当把那个小的作用（指冲量交换）和辐射所引起的明显的能量转移完全同等看待。”
1921年，德拜在一次演讲中讨论到爱因斯坦的量子辐射理论。作为一个例题，他计算了光量子和电子相互碰撞的情况，结果显示光在碰撞后波长变长了。当时他曾建议他的同事舒勒(PScherrer)做一个X射线实验来检验波长是否真有改变。可惜舒勒没有及时做这个实验，德拜也就暂时放下这项研究。就在这段时间里，康普顿却一直在为X射线散射后波长变长的实验结果探求理论解释。在介绍康普顿的工作之前，还应当提到另一桩与波粒二象性有关的事件，这就是WH布拉格和巴克拉(CGBarkla)之间发生的关于X射线本性的争论。
§92 X射线本性之争
X射线的波动性是1912年德国人劳厄用晶体衍射实验发现的。在此之前，人们对X射线的本性众说纷纭。伦琴倾向于X射线可能是以太中的某种纵波，斯托克斯认为X射线可能是横向的以太脉冲。由于X射线可以使气体分子电离，JJ汤姆生也认为是一种脉冲波。
X射线是波还是粒子？是纵波还是横波？最有力的判据是干涉和衍射这一类现象到底是否存在。1899年哈加(Haga)和温德(Wind)用一个制作精良的三角形缝隙，放在X射线管面前，观察X射线在缝隙边缘是否形成衍射条纹。他们采用三角形缝隙的原因，一方面是出于无法预先知道产生衍射的条件，另一方面是因为在顶点附近便于测定像的展宽。他们从X射线的照片判断，如果X射线是波，其波长只能小于10-9厘米。这个实验后来经瓦尔特(Walter)和泡尔(Pohl)改进，得到的照片似乎有微弱的衍射图象。直到1912年，有人用光度计测量这一照片的光度分布，才看到真正的衍射现象。索末菲据此计算出X射线的有效波长大约为4×10-9厘米。
X射线还有一种效应颇引人注目。当它照射到物质上时，会产生二次辐射。这一效应是1897年由塞格纳克(Sagnac)发现的。塞格纳克注意到，这种二次辐射是漫反射，比入射的X射线更容易吸收。这一发现为以后研究X射线的性质作了准备。1906年巴克拉在这个基础上判定X射线具有偏振性。巴克拉的实验原理如图9-1。从X射线管发出的X射线以45°角辐照在散射物A上，从A发出的二次辐射又以45°角投向散射物B，再从垂直于二次辐射的各个方向观察三次辐射，发现强度有很大变化。沿着既垂直于入射射线又垂直于二次辐射的方向强度最弱。由此巴克拉得出了X射线具有偏振性的结论。
■图9-1巴克拉X射线二次辐射实验原理
但是偏振性还不足以判定X射线是波还是粒子。因为粒子也能解释这一现象，只要假设这种粒子具有旋转性就可以了。果然在1907—8年间一场关于X射线是波还是粒子的争论在巴克拉和布拉格之间展开了。布拉格根据γ射线能使原子电离，在电场和磁场中不受偏转以及穿透力极强等事实主张γ射线是由中性偶——电子和正电荷组成。后来他把X射线也一样看待，解释了已知的各种X射线现象。巴克拉则坚持X射线的波动性。两人各持己见，在科学期刊上展开了辩论，双方都有一些实验事实支持。这场争论虽然没有得出明确结论，但还是给科学界留下了深刻印象。
1912年劳厄发现X射线衍射，对波动说提供了最有力的证据。布拉格这时已不再坚持他的中性偶假说。不过，他总是直觉地认为，就象他自己说的那样，似乎问题“不在于（微粒和波动）哪一种理论对，而是要找到一种理论，能够将这两方面包蓄并容。”①布拉格的思想对后来的德布罗意有一定影响。
§93 康普顿效应
在1923年5月的《物理评论》上，AH康普顿以《X射线受轻元素散射的量子理论》为题，发表了他所发现的效应，并用光量子假说作出解释。他写道②：
“从量子论的观点看，可以假设：任一特殊的X射线量子不是被辐射器中所有电子散射，而是把它的全部能量耗于某个特殊的电子，这电子转过来又将射线向某一特殊的方向散射，这个方向与入射束成某个角度。辐射量子路径的弯折引起动量发生变化。结果，散射电子以一等于X射线动量变化的动量反冲。散射射线的能量等于入射射线的能量减去散射电子反冲的动能。由于散射射线应是一完整的量子，其频率也将和能量同比例地减小。因此，根据量子理论，我们可以期待散射射线的波长比入射射线大”，而“散射辐射的强度在原始X射线的前进方向要比反方向大，正如实验测得的那样。”
康普顿用图9-2解释射线方向和强度的分布，根据能量守恒和动量守恒，考虑到相对论效应，得散射波长为：
Δλ为入射波长λ0与散射波长λθ之差，h为普朗克常数，c为光速，m为电子的静止质量，θ为散射角。
■图9-2康普顿理论用图
这一简单的推理对于现代物理学家来说早已成为普通常识，可是，康普顿却是得来不易的。这类现象的研究历经了一、二十年、才在1923年由康普顿得出正确结果，而康普顿自己也走了5年的弯路，这段历史从一个侧面说明了现代物理学产生和发展的不平坦历程。
从(9-1)式可知，波长的改变决定于θ，与λ0无关，即对于某一角度，波长改变的绝对值是一定的。入射射线的波长越小，波长变化的相对值就越大。所以，康普顿效应对γ射线要比X射线显著。历史正是这样，早在1904年，英国物理学家伊夫(ASEve)就在研究γ射线的吸收和散射性质时，首先发现了康普顿效应的迹象。他的装置如图9-3。图中辐射物和吸收物实际上是铁板铝板之类的材料，镭管发出γ射线，经散射物散射后投向静电计。在入射射线或散射射线的途中插一吸收物以检验其穿透力。伊夫发现，散射后的射线往往比入射射线要“软”些。
后来，γ射线的散射问题经过多人研究，英国的弗罗兰斯(DCHFlorance)在1910年获得了明确结论，证明散射后的二次射线决定于散射角度，与散射物的材料无关，而且散射角越大，吸收系数也越大。所谓射线变软，实际上就是射线的波长变长，当时尚未判明γ射线的本质，只好根据实验现象来表示。
■图9-3伊夫(1904年)的装置
1913年，麦克基尔大学的格雷（JAGray）又重做γ射线实验，证实了弗罗兰斯的结论并进一步精确测量了射线强度。他发现：“单色的γ射线被散射后，性质会有所变化。散射角越大，散射射线就越软。”
实验事实明确地摆在物理学家面前，可就是找不到正确的解释。
1919年康普顿也接触到γ散射问题。他以精确的手段测定了γ射线的波长，确定了散射后波长变长的事实。后来，他又从γ射线散射转移到X射线散射。图9-4是康普顿自制的X射线分光计，钼的Kα线经石墨晶体散射后，用游离室进行测量不同方位的散射强度。图9-5是康谱顿发表的部分曲线。从图中可以看出，X射线散射曲线明显地有两个峰值，其中一个波长等于原始射线的波长（不变线），另一个波长变长（变线），变线对不变线的偏离随散射角变化，散射角越大，偏离也越大。
■图9-4康普顿的X射线分光计
遗憾的是，康普顿为了解释这一现象，也和其他人一样，走了不少弯路。
他开始是用JJ汤姆生的电子散射理论解释γ射线和X射线的散射，后来又提出荧光辐射理论和大电子模型。他设想电子具有一定的大小和形状，认为只要“电子的电荷分布区域的半径与γ射线的波长大小可比拟”就可以“在经典电动力学的基础上解释高频辐射的散射。”他为了解释荧光辐射的频率变低，曾试图用多普勒效应进行计算，在计算中，他把X射线对散射物质中电子的作用看成是一个量子过程。开始他
个条件，在碰撞中既要遵守能量守恒，又要遵守动量守恒，从而，导致了1923年5月在《物理评论》上发表了那篇有历史意义的文献。
■图9-5康普顿发表的部分曲线
接着，德拜也发表了早已准备好的论文。他们两人的论文引起了强烈反响。然而，这一发现并没有立即被科学界普遍承认，一场激烈的争论迅即在康普顿和他的之间展开。这件事发生在1922年以后，一份内有康普顿关于X射线散射的报告在交付出版之前，先要经美国研究委员会的物理科学部所属的一个委员会讨论。他是这个委员会的成员。可是，这个委员会的主席杜安(WDuane)却极力反对把康普顿的工作写进去，认为实验结果不可靠。因为杜安的实验室也在做同样的实验，却得不到同样的结果。
康普顿的学生，从中国赴美留学的吴有训对康普顿效应的进一步研究和检验有很大贡献，除了针对杜安的否定作了许多有说服力的实验外，还证实了康普顿效应的普遍性。他测试了多种元素对X射线的散射曲线，结果都满足康普顿的量子散射公式(9-1)。图9-6就是康普顿和吴
有训1924年发表的曲线，论文题目是：《被轻元素散射时钼Kα线的波长》。①他们写道：“这张图的重要点在于：从各种材料所得之谱在性质上几乎完全一致。每种情况，不变线P都出现在与荧光M0Kα线（钼的Kα谱线）相同之处，而变线的峰值，则在允许的实验误差范围内，出现在上述的波长变化量子公式所预计的位置M上。”
■图9-5康普顿发表的部分曲线
■图9-6康普顿和吴有训1924年发表的曲线
吴有训对康普顿效应最突出的贡献在于测定了x射线散射中变线、不变线的强度比率R随散射物原子序数变化的曲线，证实并发展了康普顿的量子散射理论。
爱因斯坦在肯定康普顿效应中起了特别重要的作用。前面已经提到，1916年爱因斯坦进一步发展了光量子理论。根据他的建议，玻特和盖革(Geiger)也曾试图用实验检验经典理论和光量子理论谁对谁非，但没有成功。当1923年爱因斯坦获知康普顿实验的结果之后，他热忱地宣传和赞扬康普顿的实验，多次在会议和报刊上谈到它的重要意义。
爱因斯坦还提醒物理学者注意：不要仅仅看到光的粒子性，康普顿在实验中正是依靠了X射线的波动性测量其波长。他在1924年4月20日的《柏林日报》副刊上发表题为《康普顿实验》的短文，有这样一句话：“……最最重要的问题，是要考虑把投射体的性质赋予光的粒子或光量子，究竟还应

2017 年 10 月 3 日北京时间 17 点 45 分许，美国物理学家雷纳·韦斯（Rainer Weiss）、基普·索恩（Kip Thorne）和巴里·巴里什（Barry Barish），因构思和设计激光干涉仪引力波天文台 LIGO，对直接探测引力波做出杰出贡献，荣获2017年诺贝尔物理学奖。

雷纳·韦斯（生于1932年9月29日）是美国理论物理学家、麻省理工学院物理学荣誉教授。在他的学术生涯中，最重要的成就是发展出激光干涉术来探测引力波。这项技术是激光干涉引力波天文台（LIGO）装置的基础。韦斯教授首次分析了探测器的主要噪声来源，并领导了LIGO仪器科学的研究，最终使LIGO达到了足够的灵敏度，在人类历史上第一次探测到了引力波。（就在几天前，韦斯教授刚刚过完85岁生日。）

基普·索恩（生于1940年6月1日 ）是美国理论物理学家，2009年以前一直担任加州理工学院费曼理论物理学教授。他奠定了引力波探测的理论基础，开创了引力波波形计算以及数据分析的研究方向，并对LIGO仪器科学做出了重要贡献，特别是提出了量子计量学理论的一系列基本概念。值得一提的是，索恩教授在2009年辞去费曼教授职务后，开始追求写作和事业。他的第一部就是和诺兰合作的《星际穿越》，索恩教授担任该片的科学顾问。索恩教授曾多次为《科学美国人》撰文，在《黑洞专刊》中，就有索恩等人撰写的《把黑洞看成一张膜》。

巴里·巴里什（生于1936年1月27日）是美国实验物理学家，加州理工学院物理系林德教授。巴里什教授于1997年至2006年担任 LIGO 项目主管，领导了LIGO建设及初期运行，建立了LIGO国际科学合作，把LIGO从几个研究小组从事的小科学成功地转化成了涉及众多成员并且依赖大规模设备的大科学，最终使引力波探测成为可能。巴里什曾在1973年8月刊的《科学美国人》中撰文，介绍中微子试验的开展情况。

除了三位获奖的科学家，还有一个名字不应被遗忘。英国物理学家罗纳德·德雷弗教授于索恩、韦斯等人一同创立了LIGO项目，但他于今年3月不幸辞世，享年85岁。

LIGO于2015年9月14日首次直接探测到双黑洞合并产生的引力波，证实了爱因斯坦100年前所做的预测，弥补了广义相对论实验验证中最后一块缺失的拼图。迄今为止，LIGO已经确认了4个引力波信号。在《引力波探测史：从爱因斯坦到LIGO》一文中，法国科学家达米尔 · 布斯库里克和路易克 · 维兰为我们详细讲述了人类探测引力波的漫长历史。

引力波探测史：从爱因斯坦到LIGO

乐器发出的声音满载着信息。聆听音乐时，我们可以推论出演奏音乐的乐器的种类（如管乐器或者弦乐器）和质地（铜制的或是木制的），我们甚至可以评价乐手技艺的精湛程度。所有这些信息的载体是声波，这是一种以固定速率向外传播的空气扰动。物理学家也借用这个概念来研究宇宙。只不过，在宇宙中传导波的介质并不是空气，而是时空；而这种波不再是声波，而是引力波。

实际上，广义相对论提出的一个基本假设是，把空间的三个维度和时间维度统一在一起的时空（spacetime）是具有d性的。就算其中空无一物，时空也可发生振动，而这种振动就是引力波。这种波与乐器发出的声波一样，也满载着信息。这些信息一方面反映了制造出引力波的事件，而另一方面也体现了引力波传播时通过的时空的性质。物理学家希望，在未来的几年里，美国的激光干涉引力波天文台（LIGO）以及意大利VIRGO探测器能获得来自宇宙的、证明引力波存在的直接证据。（2016年2月11日，LIGO科学合作组织宣布他们已经探测到了引力波。2017年9月28日，LIGO和Virgo合作组宣布首次联合探测到来自双黑洞合并的引力波。）

爱因斯坦在1916年提出了引力波的概念。起初，引力波曾遭到了物理学家的质疑。从理论的角度看，引力波的存在仰仗的是时空与其他物理实体之间的微妙差异。此外，通过实验探测引力波是极为困难的。

现在，再没人怀疑引力波的存在了。引力波是广义相对论的预言产物，而广义相对论在20世纪已经被无数的观测和实验所证实。此外，一些天文观测为引力波的存在提供了间接证据。物理学家甚至算出了引力波的一些特征值，比如传播速度。引力波在真空中的传播速度等于光速，与广义相对论的预测一致。

引力的速度　

引力以有限的速度传播，这个性质并不是显而易见的。这个观点最初由皮埃尔-西蒙•拉普拉斯（Pierre-Simon de Laplace）于1773年提出，与当时的主流理论——牛顿的万有引力理论是相悖的。在牛顿的理论框架内，不管相隔多远，两个有质量的物体间的引力作用是立即发生的。而牛顿的理论相当成功，例如，它可以准确地解释行星运动的开普勒定律。

拉普拉斯希望借用自己的新理论来解释一个奇特的天文现象——朔望月（月相变化的一个完整周期）的缩短。我们现在知道，这个现象是由于地球自转受潮汐力的影响变慢而造成的。而在当时，为了解释这个现象，拉普拉斯构造了一个与牛顿体系不同的理论模型。在拉普拉斯的理论中，引力反映的是物体发射出的粒子的作用，这些粒子的速度是有限的。拉普拉斯将他的理论预测与观测进行对照，他发现所谓的“粒子”的速度应该至少是光速的700万倍（光速大约是每秒30万千米）。这个速度如此之大，实际上跟牛顿的理论没有太大的差别。

100年后，苏格兰人詹姆斯•克拉克•麦克斯韦（James Clerk Maxwell）提出了电磁学理论，而美国物理学家阿尔伯特•迈克尔逊（Albert Michelson）和爱德华•莫雷（Edward Morley）则通过实验证明光速守恒。这些发现间接地促使研究者重新考虑引力的速度问题。为了解释光速守恒，昂利•庞加莱（Henri Poincaré）发明了所谓的“新力学”，它的方程与爱因斯坦的狭义相对论相似，但其物理学意义则不同。然而，不管是在庞加莱还是爱因斯坦的理论框架下，没有任何作用力的传播速度能超过光速，而这是与牛顿引力理论抵触的。

庞加莱于1905年提出了一个新理论，他认为引力作用的传播速度也等于光速，相当于一种“引力波”。但是，他的理论却有不可挽回的缺陷。其中最致命的一点在于，无法根据这个基本假设得出一个一般性的引力定律。另外，这个理论还违反了作用力-反作用力定律。而且这种“引力波”需要从波源汲取能量，但它本身却不能像声波或电磁波那样携带能量。

爱因斯坦建立了普遍适用且与观测数据相符的引力理论。他在1915年发表了广义相对论方程，该方程将相对性原理扩展到对所有观测者有效（相对性原理指的是对于任何观测者，物理定律都是相同的，在狭义相对论中这一原理仅对惯性系中的观测者有效）。广义相对论为引力现象提供了一种与相对性原理相符的描述。这一伟大成就的核心思想完全颠覆了人们对时间和空间的认识。

最开始颠覆这些“常识”的是狭义相对论，特别明显地体现了这一点的是德国物理学家赫尔曼•闵可夫斯基（Hermann Minkowski）在1907年根据狭义相对论得出的几何表达式。闵可夫斯基证明，就算两个观测者测量两个事件的时间间隔和距离时得到的结果不同，但对分割两个事件的某种“时空距离”，他们得出的结果总是一致。这意味着，独立于观测者的物理现实不是单独的时间或空间，而是时空，一个能将时间和空间统一起来的四维几何结构。

爱因斯坦的广义相对论则更进了一步，指出时空不是绝对的，即时空的几何并不像狭义相对论那样是既定的。爱因斯坦提出，时空的几何是由其中所含的能量决定的，而引力恰恰就是时空的弯曲几何的体现——而不是一种“力”。　

我们通常用一个图示来说明这个道理：空间是一片因为中央大质量天体而畸变的曲面，大质量天体旁边有一个较小的天体。在这幅图示中，较小的天体并不受力，它受惯性支配笔直向前运动。但由于空间是弯曲的，小天体的运行轨迹也是弯曲的，结果就是绕着大质量天体旋转。这种图示在某种意义上是错误的，但却道明了一个事实：在现代物理中，时空不再只是一个供物理事件上演的被动场地，它成为了一种与其他物体联系在一起的柔软连续体。

时空的波动

为了简化讨论，我们先把时间放在一边。我们可以把空间视为某种可以扭曲、振动的d性介质，因此它可以传播波。自1916年起，爱因斯坦就开始尝试证明他的广义相对论方程包含一个解，这个解能够表征引力波的传播。然而，广义相对论的数学之美与其方程的复杂性不分伯仲。这些方程的一个特点就是它们是非线性的。所谓的非线性，指的是一个系统产生的反应与它所受的刺激并不成正比。

正如面对这种问题时研究者常做的那样，爱因斯坦决定先考虑简化后的情况。他把引力波视为对初始的“平坦”时空的微调——即摄动。如预料的一样，他计算出了几种不同类型的引力场振动，而它们均以光速传播。但是他很快就开始怀疑，这些解在物理上是否真实存在。

一个疑点与引力波的双重性质有关：引力波既是几何学的，是空（时）间的波动；也是物理学的，是引力场的特征。因此，作为一种自然界中存在的波，引力波的振幅应该能够和一些物理量联系在一起，比如速度、辐射功率等等。在爱因斯坦解出的6种引力波里（用现代物理术语来讲就是6种偏振模式），只有两种既能传递能量又以光速传播。这些波也是横波，如同电磁波一样，也就是说它们只在与传播方向垂直的平面上振动。与此相反，声波是纵波，会在传播的方向上压缩空气。

而爱因斯坦得到的其他4个偏振解并不传输能量，传播速度也是随机的。实际上这是个在当时未能被理解的数学问题，问题出在了坐标系的选择上。

事实上，相对性原理规定，物理量的值并不随坐标系的选取而发生变化。爱因斯坦选择的坐标系并不完美，用它算出的偏振模式在广义相对论的框架下不是真实存在的。但是，现在研究其他引力理论的物理学家发现，这些偏振解中的某几个具有物理意义。如果能观测到这些偏振模式的话，将有划时代的意义，这能让我们测试超越广义相对论的物理理论。

令人琢磨不透的坐标系性质，加上方程的非线性，不仅让涉及广义相对论的物理问题计算起来极为困难，还让结果难以理解。这就是物理学家在20世纪60年代以前都未能理解黑洞视界的原因。1936年左右，爱因斯坦也一度相信自己和纳森•罗森（Nathan Rosen，爱因斯坦在普林斯顿高等研究院的助手）证明了引力波并不存在。而这个结论与爱因斯坦先前的工作是完全矛盾的。

引力波输送的能量以及它与物质系统的相互作用，这些问题看似容易，但实际上非常复杂，以至于物理学家一直在研究这些问题，经过了几十年才能得出初步结论。

探测引力波

但是在寻找引力波方面，英国物理学家菲利克斯•皮拉尼（Felix Pirani）于1955年获得了关键性的突破。他证明，可以通过测量至少两个测试质量（质量非常小的物体，它们自身的引力可以忽略不计）之间的距离变化来探测引力波。事实上，尽管用孤立的物体无法探测到引力波，但还是可以通过测量两个测试质量之间空间的压缩和膨胀来发现它的踪迹。美国马里兰大学的约瑟夫•韦伯（Joseph Weber）受此启发，开始进行实验直接探测引力波。虽然他用自己在20世纪60年代设计的“韦伯棒”（Weber bar）什么也没有探测到，但是他的这一发明启迪了许多物理学家。用棒状探测器来探测引力波的概念后来被广为接受并加以改良。

引力辐射原则上是可以探测到的。那么如何进行定量测量呢？想要设计探测器的话，首先得确定引力波源辐射功率的量级、引力波经过时导致的空间长度变化的量级以及信号频率的量级。根据爱因斯坦最初的研究，科学家可以估算出人体在摆手时发出的引力波功率量级是10–50 瓦特，这和大多数恒星系统发出的引力波功率差不多。这些值已得到了更精确的计算方法的证实，引力波似乎成了一种无法观测的思想玩物。

随着天文学家在1962年发现了类星体，并在1967年发现了脉冲星，探测引力波的希望被再次点燃。这些天体属于中子星（由非常致密的原子核物质构成的天体）或者黑洞（光也无法逃逸的时空陷阱）。它们非常致密（相比于它们的质量而言，它们的体积非常小），在描述其引力性质时必须考虑广义相对论。物理学家已经证明，如果一个致密天体高速（接近光速）运动，并且这种运动是连贯的且不太对称的话，这个天体就能成为良好的引力波源。

虽然无法通过望远镜观测，但一个双星系统中的两个黑洞并合是能量最高的天体物理现象之一。两个具有太阳质量的黑洞并合发出的引力波功率量级大概是1046瓦特，这已经可以媲美太阳发光的功率（1026瓦特）。

但是，所有的大功率引力波源和我们的距离都十分遥远，在地球上进行的探测实验只能收集到非常微弱的信号。在这种信号的作用下，测试质量间距的相对变化最高也只有10–20，相当于太阳和地球之间的距离改变了一个原子的直径。

对脉冲双星PSR B1913+16的研究间接地证明了引力波的存在。美国人约瑟夫•泰勒（Joseph Hooton Taylor）和拉塞尔•赫尔斯（Russell Hulse）于1974年发现了PSR B1913+16（他们也因此于1993年获得了诺贝尔物理学奖）。这个双星系统公转周期的逐步减少与能量的消失有关，而消失的能量转化成了引力波。这个效应其实类似于拉普拉斯为了解释月球在轨道上的加速而提出的理论。法国物理学家蒂博•达穆尔（Thibault Damour）和娜塔莉•德鲁艾尔（Nathalie Deruelle）等人的计算证明，广义相对论和脉冲双星观测结果是一致的。

之后就是直接探测引力波了，这就是位于意大利比萨南部的VIRGO探测器以及分别位于美国两个地点的激光干涉引力波天文台（LIGO）承担的重任。这些仪器能够探测出相当于原子直径比上太阳系直径的距离相对变化。在21世纪初的首阶段运行中，这些探测器未能探测到引力波，但是此后研究者对它们的灵敏度进行了一次大升级。先进LIGO（Advanced LIGO）已投入运行。VIRGO探测器的高级版本也将在2016年投入使用。

这些探测器利用的是干涉测量方法。测试质量是悬挂于探测器的两个互相垂直的长臂末端的反射镜。探测器两臂内穿梭着大功率的激光束（功率可达200瓦特）。两臂长度的微弱变化会影响两束激光相遇处的光强。

两个反射镜相距越远，由引力波造成的臂长变化量就会越大，也更“容易”被观测到。法意合建的VIRGO探测器的臂长达3千米。红外激光器发出的激光束被半透明反光镜（分光镜）一分为二。每束激光会进入一个长达3千米的光腔，然后照射到反射镜上（即测试质量），接着反射镜会把激光反射回分光镜那里。在返回分光镜前，激光在光腔中已被来回反射了许多次。这多次来回会显著增加探测器的等效臂长。由于光的波动性，分光镜上两束激光互相叠加发生干涉。实验开始前，科学家调整仪器，让两束激光发生相消干涉——一束光的波峰正对应另一束光的波谷，反之亦然。通过这种方式两个光波互相抵消，而传感器（一个光电二极管）不会记录下任何信号。

当引力波经过时，每束激光的光程会发生微小的变化。这将会改变两束激光波峰和波谷的相对位置，因此两者的叠加并不会发生相消干涉，而传感器则会记录下一个信号。研究人员可据此推导出臂长的变化并确定是否曾有引力波经过。经过升级改造的干涉仪可探测的最小臂长变化量的量级是10–20米，差不多是质子大小的十万分之一。但是，除了引力波以外有许多其他因素会影响反射镜之间的距离。物理学家正在尝试从“噪音”中分离出由引力波引发的信号。

测试质量上的反射镜在被运送到VIRGO 台址之前，首先会在测试工作台上接受分析。研究人员尤其关注镜片表面，它必须毫无瑕疵。

VIRGO与LIGO

干涉仪工作时既互相独立，又齐心协力。科学家希望综合多个干涉仪的信息，利用三角测量法来确定引力波源在天空中的具体位置。三角测量法的原理就好比用双耳来听声音。用单耳听是无法确定声源位置的。声音到达两只耳朵的时间存在先后差异，通过这个时间延迟就可以推算出声源的方位。与此类似，一台干涉仪接收到的引力波信号可以来自任何地方，在地球表面至少需要3台互相分离的引力波探测器才能确定波源的位置。

VIRGO与LIGO的两台探测器合作，组成了这种引力波探测网，并从2007年开始运行。两个团队的研究者分享这些探测器的数据，并对其进行整合分析。这种数据共享还有一种好处：如果真的出现了引力波信号，那么所有探测器都应该探测到它，所以数据分享是个确认信号的好方法。

对引力波源进行实时定位还能让在各个电磁波段工作的天文望远镜和卫星也同时指向波源，观测与引力波相关的天文现象（如伽马射线等）。

2007年到2011年间，VIRGO和LIGO搜索了能够让臂长变化10–22米的引力波。但这还远远不够。探测器的灵敏度会对最大可探测距离造成直接影响（探测器只能探测到这个距离内的引力波源）。这个距离取决于波源的种类、特征、引力波的振幅、持续时间以及频率范围。打个比方，以VIRGO的灵敏度要探测到两个14倍太阳质量的中子星碰撞时发出的引力波，这两个中子星到地球的距离要在4 000万光年以内。而由脉冲星（高速自转的中子星）发出的引力波信号在几万光年外就无法被探测到了。

知道了最大的测量距离后，还要考虑到引力波源的出现频率。一些引力波源非常罕见，比如相互碰撞的中子星要比单个的中子星少得多。如果能够提高引力波探测器的灵敏度，那么探测到引力波的可能性也会上升。换句话说，环绕地球的可探测宇宙范围将被扩大。

从2011年底起，VIRGO经历了一些重大改造，变成了“先进VIRGO”（Advanced Virgo），将于2016年开始运行。“先进VIRGO”的反射镜变得更重，激光器的功率扩大了10倍，光学设置进行了调整，分析程序也得到了优化。到2020年，先进VIRGO能够探测的距离将是VIRGO的10倍，而它能探测的宇宙范围将扩大1 000倍。我们希望利用它在每年探测到更多的中子星碰撞。与此同时，LIGO也进行了升级改造，而且日本和印度也在建造新的引力波探测器，中国也在筹备引力波探测计划。

在遥远的未来，人类还有更加雄心勃勃的引力波探测计划，如建造在地下的臂长为30千米的爱因斯坦望远镜（Einstein Telescope），或是位于太空的，臂长为500万千米的演化空间激光干涉天线（eLISA），我们对来自宇宙的天籁将变得更加熟稔。

1、千年龙篇（动画原创） 54集~60集

剧情简介：路飞等人终于要迈向伟大的航路，但是却意外救起一个少女，原来她是暴风雨中从海军船上逃出来，虽然她似乎隐瞒着什么事，但是路飞决定要送她回家途中却遇到了少女逃出来的海军船，路飞他们虽然躲过了海军的攻击，但却开进了无风带。

在海军的追赶下路飞他们不小心闯进了无风带，黄金梅丽号因为没风一动也不动，这时又出现了许多巨大的怪物，所幸在阿碧丝的妙计下他们冲出无风带回到了军舰岛，然而阿碧丝似乎有着什么秘密。

2、彩虹色的雾（动画原创） 131集~143集

剧情简介：路飞一行人在接受了罗宾成为伙伴的事实之后，来到了一个小岛，大家立刻前往岛上补充航海所需的粮食，乔巴则因为抽签的关系，所以留在船上看家。但是其实还有一个新加入的伙伴--妮可·罗宾在船上。乔巴一开始很排斥罗宾，但发现罗宾没那么可怕之后，开始和罗宾说起从前和朵丽儿医娘习医的往事…

3、G8篇（动画原创）196集~206集

剧情简介：在柯妮丝的帮忙下，路飞他们总算是平安降落了但是降落的地点却很不妙，因为竟然是他们海贼团的死对头海军要塞，不过路飞等船上的船员却都没有在船上，让这个要塞的司令官以及其它官兵都觉得匪疑所思，甚至怀疑这是幽灵船；

路飞一行人分散之后，各自在这个叫做那巴隆的要塞中寻找出路，没想到山治与路飞误打误撞被当成新人的大厨师叫进了海军厨房，并且紧接着与海军厨师展开了一场战斗，不过以山治的技术当然是让人叹为观止…

4、失忆篇（动画原创） 220集~224集

剧情简介：不知道为什么在一个神秘少年出现后，路飞他们都失去了记忆，除了罗宾还留有原来的记忆之外其它人甚至不知道自己为什么在伟大的航道，为什么会在梅丽号上，而罗宾虽然记得所有的事却不知道为什么其它人会变成这样，又该怎么样向大家解释；

由于娜美记得自己很痛恨海贼，失去记忆的她不相信自己会和路飞他们这些海贼一起旅行，于是骑着威霸上了岛，而索隆也觉得再留在船上毫无意义也离开了梅丽号，其它人则是在罗宾的解释下总算对这整件事有点头绪，原来是有人夺走了他们的记忆…

5、Spa Island号篇（动画原创） 382集~383集

剧情简介：路飞一行人总算脱离魔幻三角地带，航行途中来到了知名的渡假轮船－温泉岛号。当大家正松心情，尽情享受船上的各项设施时，路飞遇上了一对姐妹，萨尤以及莉娜，她们打算来船上寻找宝物，而之前打败的敌人银狐福克西也出现打算抢夺姐妹们所持有的藏宝图。在路飞等人的帮助下，顺利击退了福克西海贼团，以为可以放心寻宝时，真正的幕后黑手出现了。

真正的幕后黑手竟然就是温泉岛号的负责人，被欺骗的路飞等人以及被抓走当作人质的萨尤，原来最终目的就是莉娜所持有记载宝石制造方法的笔记本，莉娜心中埋怨着只顾研究，却不关心姐妹俩的父亲，所以打算把记载着父亲研究成果的笔记本交出好换回萨尤，但在萨尤的训斥及路飞等人的劝说下，了解其实父亲心中还是爱着姐妹俩人。最后路飞等人破坏了整艘温泉岛号，也顺利找到了隐藏在笔记本中的秘密

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