曾经发表在《自然》科学周刊上的一篇文章不但引起了科学家的注意，也引起了许多人的兴趣。这篇论文的标题是“观测地球自转对周围时空的牵引力”。所谓时间和空间就是时间和空间的概念结合在一起。在牛顿的时期，时间就是速度的流逝，然而空间则是孤立存在的，空间呢自身并不会膨胀。然而在20世纪初，伟大的科学家爱因斯坦发表了相对论，相对论这个理论它颠覆了过去人们对时间空间的看法。
根据相对论，时间和空间不是绝对的，而是相对灵活的。此外，时空将围绕具有质量的对象弯曲。根据相对论的解释，正是“引力”导致了时空的弯曲，据预测，这种效应只对天体（如具有巨大引力的黑洞）明显。
目前，科学家们试图在地球的周围观察这种效应。然而《自然》杂志的这篇论文是关于如何测量地球周边时空曲率的。显然，这种观察必须非常严格和准确。随着现代科学技术的飞速发展，验证相对论对地球等天体的推断是否正确成为可能。毕竟，地球只是宇宙中的一个小家伙。如果从另一个角度看，无法观察到这种影响，那么可能存在一个尚未发现的“相对性缺陷”，需要纠正。
时空的曳引效应
然而，与人们通常认为的重力导致空间弯曲不同，本文讨论了时空弯曲的另一个原因，即“时空的牵引效应”。
那么，“时间和空间的牵引效应”是什么呢？让我们用下面的实验做一个生动的类比。
将模型船漂浮在充满水的水池中，并拔出水池底部排水管的塞子。当水流到下水道时，船将被拖到排水管上方的水面上。一般来说，水在出口周围旋转。因此，船舶的轨迹不会直接冲向排水沟，而是在被漩涡拖曳和旋转时朝排水沟移动。
时间和空间的阻力与这个漩涡非常相似。例如，根据牛顿力学，一个苹果朝着地球落下会直接朝着地球中心落下。此时，即使地球在旋转，也不会影响牛顿力学系统下苹果的下落轨迹。
然而，如果我们考虑相对论所预测的牵引时空，地球的旋转会产生一个时空的“漩涡”，而落下的苹果会向漩涡的方向拖向时空。因此，苹果不会直接落在地球的中心，而是被拉向地球的旋转方向，落在地球的中心。当然，当苹果落下时，偏离垂直方向的程度非常小。用目前的测量技术，当苹果落下时，不可能直接观察到微小的偏差。
早在1915年，相对论发表后不久，其他的两位科学家他们预测了天体的旋转或许会对周围的时间空间产生牵引作用。如果天体产生自转，为什么周围的时间或空间会被拖拽？它的原理是什么？其实这个原理是由相对论导出的著名方程式E=MC2，它可以用能量质量的等价性来解释。根据相对论，时空是围绕有质量的物体弯曲的。此外，由于能量和质量本质上是统一的，所以能量也应该弯曲时空。因此呢，地球的质量就会在地球周围产生“时空弯曲"，而地球本身的自转的能量也会拖拽时空，从而引发时空弯曲。
对水星近日点运动的观测和美国宇航局“维京”火星探测器的验证实验准确地证实了诸如太阳这样的巨大天体存在于时空之中的事实。然而，没有可靠的证据表明时空的牵引效应。
用卫星验证时空曳引效应
那么，我们如何利用卫星来验证时空的牵引效应呢？来自意大利莱切大学和美国马里兰大学的两名医生详细分析了过去NASA发射的两颗卫星的记录数据。那么，根据他们的一些说法，比如，如果地球的自转能拖拽周围的时间和空间，那么，它应该会对有些卫星的时间空间的轨道产生一定的影响。两位医生确实发现了卫星轨道的偏差，并宣布确实存在时空牵引效应。
然而，人造卫星的轨道，不仅受到时间空间的牵引效应影响，或许还有其他的各种原因的影响。例如，地球并不完全是一个球体，但由于旋转的离心力，形成了一个稍微平坦的球体。此外，地下材料的密度和成分也不均匀。因此，重力强度随地球表面的位置而变化，这将偏离人造卫星绕地球飞行的轨道。
这样的一些偏差应该与相对论效应没什么关系，但它们比时间空间的引力偏差要大得多。发现隐藏在大偏差中的小偏差并不容易。由于对卫星的时空牵引，造成的偏差约为每年2米，而平坦的地球造成的偏差为每年数千公里。可以看出牵引力的影响有多小。因此，两位医生尽可能准确地估计地球的扁率和地球的引力分布，以消除轨道偏离中非牵引效应引起的偏离。
然而，一些科学家仍然怀疑这两位医生的结论。日本东京大学的一位教授认为，如果不能严格消除地球重力分布所隐藏的影响，那么确定时空牵引效应所造成的弱效应就不能说是一个有说服力的验证。根据两位医生的论文，卫星数据确实给出了非常正确的重力分布图，但其精度不足以证明时空牵引效应。
因此，通过卫星轨道的变化来证明牵引效应的存在是不令人信服的。
观测器带来希望
为了验证地球自转引起的牵引效应，似乎需要找到另一种方法。幸运的是，一种新的方法已经被发现，它可以完全消除地球引力分布的干扰。
早在2014年4月，NASA曾发射了一种”重力探测卫星“，以便验证时间空间的引力效应。自2014年以来，斯坦福大学领导的研究小组一直使用这颗卫星测量数据，但仍需要一段时间的数据采集和分析才能得出结论。
这个“重力观测器”上有一个类似“陀螺仪”装置，它是一个直径6CM、表面比较光滑的圆球形陀螺仪。它的旋转速度，每分钟旋转6000到12000次。表面比较光滑。在正常情况下，如果忽略旋转过程中的摩擦效应，即使箱子倾斜或摆动，陀螺仪的旋转轴始终位于根据陀螺仪性质指定的方向上。
然而，当通过弯曲时空时，陀螺的旋转轴会在时空的影响下发生变化。通过不断监测探测器携带的陀螺仪绕地球旋转的情况，我们可以测量地球周围的时空是如何弯曲的。因为：该方法只检测时空曲率，不考虑地球引力分布，因此可以进行可靠的观测，比以前的方法精度更高。
这个想法是由斯坦福大学的物理学家在20世纪50年代末提出的。随着技术的进步，这个持续了40多年的想法终于实现了。这样的精确测量对于相对论效应的行动的意义，不仅仅是在于证明时间空间的“牵引效应”，而是在爱因斯坦的相对论本身是否正确。
旋转黑洞：最大的能量库
如果时间和空间的牵引效应确实存在，它会对我们产生什么影响？https://www.bachemiao.com/
如果这一理论是正确的，尽管时空的牵引效应在地球周围并不十分明显，但在黑洞等大质量天体周围，这种牵引效应将十分明显。黑洞是质量非常大的恒星，它们会消亡并最终坍缩成直径非常小的特殊物体。和太阳一样，恒星也在旋转，所以当恒星变成黑洞时，人们推测它也在旋转。在旋转的黑洞周围，不仅会因其巨大的质量而产生强烈的时空弯曲，还会因黑洞的旋转而产生时空牵引效应。
越靠近中心，时空的牵引效应越强。在熟悉的“黑洞理论”中，即便是光这种最快的速度也无法逃逸到黑洞的外边缘，即黑洞的“事件视界”，但是在“外视界”附近则有一个特殊区域，称为“黑洞能量层”。能量层区域有一个独特的性质，其中一些轨道的总能量为负，即引力结合能超过静止质量和动能之和。比如可以利用能量层区域的这一特性，理论上就可以从旋转黑洞中提取能量。
一些科学家曾设想物体首先被抛入旋转的黑洞。物体在被黑洞的旋转拖曳时下落，进入能量层，并将物体一分为二。此时，操纵对象，以相反方向旋转对象的分割部分，并让另一部分脱离能量层区域。不可想象的是，逃逸能层之外的物体部分会抓住黑洞的旋转能，并输出比扔进黑洞时更多的能量。利用这一能量差，我们可以建立一个具有取之不尽的能量的梦想系统。
多好的主意啊！或许在不远的未来，我们人类也许可以用这种方法从神秘的黑洞中获取大量的能量，也许可以在黑洞旁边建造无数的“宇宙城市”。只要时间和空间的牵引效应真的存在，这种未来的图景是可以实现的。