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標  題: [新聞] 以天文觀測找尋額外維度的證據
發信站: 批踢踢實業 (2011/08/26 Fri 12:42:07)

   天文物理學家提出了找尋弦論所要求的額外維度的證據的方法：透過觀測環繞黑洞的

脈衝星，可量測黑洞是否有明顯質量損失，藉此測試是否有額外的維度存在。理論物理學

家認為，我們平日熟悉的三維空間與一維時間可能是嵌入在一個更高維度的時空中。許多

弦論架構下的理論，如超弦理論（Superstring Theory）、M 理論（M Theory）等，都要

求存在額外的空間維度。這些額外的空間維度都是被捲曲起來的（或稱作被緊緻化，comp

actified），因此我們只會看到三維空間，而其他的維度都很非常難被實驗偵測到，至今

尚未有直接證據顯示存在額外的空間維度。

   為了要偵測這些額外的維度，天文學家嘗試在天上尋找可能的機會。維吉尼亞理工學

院的天文物理學家 John Simonetti 等人提出了以觀測黑洞與脈衝星的系統來測試是否有

更高的維度。雖然我們無法直接觀測黑洞，但脈衝星會放出 X 射線，所以我們可觀測到

環繞黑洞的脈衝星。若是黑洞的質量逐漸減少，環繞的脈衝星也會逐漸向外旋出，其環繞

半徑每年約會增加數公尺。

   黑洞的質量會損失是因為重力輻射（Gravitational Radiation）帶走黑洞的能量。如

果能精確量出黑洞的質量損失速率，就可以與理論值作比較：假若存在額外的空間維度，

理論預測黑洞的質量損失速率會比在只有三維空間的情形來得高。因此，若是天文物理學

家觀測到很多黑洞-脈衝星系統中的黑洞都有過高的質量損失速率，很可能就表示額外的

空間維度真實存在。當然，必須要有非常精確的觀測結果，天文物理學家才能精確算出黑

洞的質量損失速率。目前的觀測結果都還不足以作為決定性的證據，但科學家認為在不久

的將來，我們將可以這個方法來驗證是否存在額外的空間維度。

原始論文

John H. Simonetti et al., A Precision Test for an Extra Spatial Dimension Using Black-hole-Pulsar Binaries

2011 ApJ 737 L28 doi:10.1088/2041-8205/737/2/L28

參考來源：

New Scientist: Black holes and pulsars could reveal extra dimensions

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國小老師：這個國中會教啦
國中老師：這個高中會教啦
高中老師：這個大學會上啦
大學教授：這個問題想必大家國小就會了
學生：（幹林老師！）
林老師：\("▔□▔)/

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