物理學家一直試圖打破引力定律，為什麼，進展如何？

阿爾伯特·愛因斯坦廣義相對論的一項新測試再次證明了這位標誌性物理學家的正確性，這一次，科學家們重新分析了2019年4月發布的著名的首次黑洞圖片。

這張位於M87星系中心的超大質量黑洞的照片是首次直接觀察到黑洞的影子——視界的印記，它是圍繞黑洞奇點的球體，沒有光線可以從中逃逸。愛因斯坦的理論根據黑洞的質量來預測事件視界的大小；而在2019年4月，已經很明顯，這個陰影與廣義相對論的預測非常吻合。

現在，使用一種新的技術來分析圖像，製作圖片的研究人員展示了陰影與理論的吻合程度。答案是：比太陽系中任何相對論測試都要好500倍。這一結果反過來又對任何試圖調和描述大質量天體行為的廣義相對論和預測極小天體行為的量子力學的理論提出了更嚴格的限制。

廣義相對論的偉大成就是描述了萬有引力如何在宇宙中運行：它如何將物體相互吸引；它如何扭曲時空；以及它如何形成黑洞。為了檢驗廣義相對論，科學家們用這一理論來預測引力在某種情況下的作用。然後，他們觀察實際發生了什麼。經過多年的驗證，預測與觀測相符，廣義相對論已經通過了檢驗。

但沒有一個測試是完美的。觀察太陽的引力如何沿著軌道拖拽水星，你就可以測量廣義相對論引起的水星運動。但是望遠鏡無法測量到水星的納米級運動。其他的力量，木星的引力，地球的引力和太陽風，等等，對水星的運動產生了難以與相對論分開的影響。所以每次測試的結果都是一個近似值，愛因斯坦的理論只是或多或少地被證明了。

廣義相對論是完善的嗎？隨著觀測的不斷精確和細微，它會失效嗎？

這種不確定性的大小，是值得科學家繼續深入研究的。當科學家們一遍又一遍地測試廣義相對論時，他們對愛因斯坦的想法施加了限制。這項工作之所以重要，是因為儘管廣義相對論一直在通過測試，但物理學家們預測它最終會失敗。

物理學家認為，廣義相對論一定是不完整的，因為它與量子力學相矛盾。物理學家們認為，這種差異表明，在我們的宇宙中存在著某種更大的、包羅萬象的機制，既描述了引力，也描述了量子世界，而這些都是他們尚未發現的。亞利桑那大學天體物理學家迪米特裡奧斯·薩提斯在一份報告中說：「我們希望一個完整的引力理論不同於廣義相對論，但有很多方法可以修改它。」。薩提斯是10月1日發表在《物理評論快報》上的一篇論文的主要作者，他是事件地平線望遠鏡（EHT）團隊的一員，負責對M87黑洞的陰影進行成像。

在這項新的測試中，薩提斯和他的同事們使用計算機來生成M87黑洞的人造圖像，該黑洞的引力在事件視界處較弱或更強。在引力減弱的情況下，他們問道，黑洞的視界是大是小？如果引力更強呢？然後，他們檢查了有多少的可能來修改產生事件視界的大小與實際拍攝的M87的EHT圖像相匹配。通過驗證，他們發現實際與廣義相對論的預測之間的差異太過微小，以至於無法在黑洞的模糊快照中顯示出來。

亞利桑那大學天體物理學家費亞爾·厄澤爾說：「利用我們開發的測量儀，我們發現M87中黑洞陰影的測量尺寸使愛因斯坦廣義相對論的修改空間縮小了近500倍。」，另一份研究報告的合著者和EHT科學家在聲明中說。

他們考慮過的大多數重力作用的替代方法——違背愛因斯坦廣義相對論的理論，並不適合這個新縮小的搖擺空間。

EHT的研究人員說，將來他們可能會進一步收緊這種搖擺空間。

EHT是一個遍布世界各地的射電望遠鏡網絡，它們一起工作，產生超大質量黑洞的最清晰的圖像。這些黑洞雖然很大，但太小太暗，任何一個望遠鏡都無法自行分辨。到目前為止，EHT在M87上發布了一張黑洞的圖片。但是在我們的鄰居中還有另一個更小的黑洞，EHT也將會將它描繪出來：人馬座A*，銀河系中心的超大質量黑洞。

由於EHT已經在這個更近的目標上訓練了射電望遠鏡部隊，他們改進了他們的理論技術，並在合作中增加了新的望遠鏡。

他們說，他們產生的下一幅圖像將進一步約束廣義相對論，或者他們會看到愛因斯坦根本沒有預料到的事情。正是因為科學探索，永遠有未解之謎等待人類去解答，所以一代一代科學家孜孜不倦地進行著更深入的探索。