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太阳系|著名的弦理论学家提出寻觅太阳系神秘“第九行星”的新方法

太阳系外围有一个质量很大的东西（至少 ， 看起来是这样） 。 其迹象散布在太阳系的最外围——引力有地球的5到10倍 。 从没有人见过它 ， 他就想幽灵一般躲过了望远镜数年的追捕 。 事实上 ， 很多人都不相信这是真的 。 如今 ， 天文学者们将其称为“第九行星” 。
太阳系|著名的弦理论学家提出寻觅太阳系神秘“第九行星”的新方法
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物理学家爱德华·威滕(Edward Witten)提议 ， 使用一系列激光发射的探测器 ， 比如“突破摄星”(Breakthrough Starshot) ， 来寻找被称为“行星9”的神秘引力源 。
(图片:插图:Rafi Letzter ， 源图:Breakthrough Startshot)

如今 ， 著名的理论物理学家爱德华.威顿发表了一篇论文 ， 就如何追踪这个游荡在太阳系外围的“幽灵”展开论述：在其最新的论文中 ， 威顿主张通过激光发射一支能够达到千分之一光速的微型探测器舰队 ， 使其覆盖那一片区域 ， 这样就可以锁定这个“幽灵”的位置 。 （该论文还未经同行评审 ， 也未在任何杂志上发表 。 ）
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作为普林斯顿高等研究院（新泽西州）的一名理论物理学家和数学家 ， 威顿最著名成果的是对于量子场论的数学研究 ， 同时他也是弦理论中统一“M-理论”的鼻祖 。 此外 ， 他还是首位获得数学界最具盛名的菲尔茨奖的物理学家 。
他告诉《生命科学》杂志：“我提出的寻觅‘第九行星’的方法是否能够实现还未可知 ， 即使能够实现也未必是最好的方法 。 ”
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威顿的想法大量借鉴了“突破摄星”计划 。 “突破摄星”计划由身价过亿的物理学家尤里.米尔纳、史蒂芬.霍金以及马克.扎克伯格共同创立 ， 其目的是探索距地球4.37光年的半人马座阿尔法星系 。 “摄星”计划将发射一枚速度可达15%或20%光速的探测器 ， 在发射后20年或30年到达 。 但自2016提出以来 ， 该工程至今没有明确的发射日期 。
威顿在其4月29日发表于arXiv数据库的一篇论文中写道：“这个与‘Breakthrough Starshot’计划类似的项目将在探索‘第九行星’的过程中体现出两大优势：第一 ， 需求的速度是可以达到的；第二 ， 发射几百只甚至更多的探测器也是可以实现的 。 ”
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一个由小型探测器组成的大型舰队
威顿的想法只需要每个用来定位失踪物体的小型探测器携带两个设备：精准的时钟和无线电发射机 。
这些探测器只需要在每个时钟向地球发送一条短讯 ， 是地端的接受者能够飞船上的时间 。 不过随着探测器离地球越来越远 ， 这些短讯的传递时间将越来越长 ， 也就会产生越来越大的延迟 。 将这些时钟信号与地面的原子钟同步 ， 并追踪其延迟 ， 就能够在任何时间精准地计算每个探测器与地球之间的距离了 。
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这就给研究人员绘制探测器的飞行地图提供了可行性 。 在前几年 ， 可预测性较高：我们已经非常了解太阳系内部的重力场；我们只要向上看就能看到大多数行星的位置 。 但是在发射十年后 ， 探测器将越过海王星轨道 ， 进入“第九行星”轨道区域 。

威顿告诉《生命科学》杂志：“随着飞船途经‘第九行星’ ， 其受到行星引力的影响将得到加速 。 所以 ， 飞船将在预计时间离地球更远 ， 即飞船传回的信号也会比预期延迟更高 。 ”
通过追踪哪个探测器飞行更快、快多少 ， 威顿预测 ， 这支舰队将能够绘制“第九行星”的重力场并追踪它 。 他计算得到 ， 为使航天器能够在千分之一光速下能够工作 ， 这些时钟必须精准到百万分之一秒 ， 舰队需要几百个探测器 。
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他强调 ， 搭建激光设备将十分昂贵 ， 根据一篇“Breakthrough Starshot”的报道 ， 该数字预计为517,000,000美元 。 不过一旦能够搭建起来 ， 每一枚探测器的发射都将花费更少——电池燃料加上相对简单的探测器花费总计8000美元 。
任何引力都能做到
威顿的想法在天体物理学界引起了强烈的兴奋 ， 却也遭到了深深的怀疑 。
对“第九行星”的寻觅已经持续了很久 ， 以致于一些天文学家开始认为是其自身的某些特质使其一直难以捉摸 。 也许它的轮廓映衬着银河系明亮的光带 。 这种观点认为 ， 该行星表面对太阳光的微弱反射被银河系明亮的光芒掩盖 。 又或许 ， 它根本就不是一颗行星 ， 而是其他特别的物体 。


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