愛因斯坦廣義相對論預言成真,原因是在這裡

2020-12-06 科技工作者之家

▲哈勃太空望遠鏡廣角相機3拍攝的來自星系LRG 3-757的引力透鏡。圖片版權：Credit: ESA/Hubble & NASA

6月22日，《科學》雜誌發表論文稱，一個由美國、英國和德國天文學家組成的國際研究小組在太陽系之外進行了最精確的引力檢驗。結合美國宇航局哈勃太空望遠鏡和歐洲南方天文臺甚大望遠鏡的數據，研究人員發現，此星系中引力的行為與阿爾伯特﹒愛因斯坦廣義相對論的預言相符，在星系的尺度上證實了這一理論的正確性。

1915年，阿爾伯特﹒愛因斯坦提出廣義相對論，對引力如何起作用進行了解釋。自那以來，廣義相對論通過了一系列在太陽系內的高精度檢驗，但還從沒有在巨大的天文學尺度上對其進行過精確地檢驗。

自1929年以來人們就已經知道宇宙在膨脹，但1998年兩組天文學家發現，現在的宇宙比過去膨脹得更快。科學家們無法解釋這個驚人的發現，除非宇宙的大部分是由一種被稱為暗能量的奇異成分組成。然而，這個解釋依賴於廣義相對論是在宇宙尺度上都正確的理論。檢驗引力在長距離上的性質對於驗證我們的宇宙學模型很重要。

在這項研究中，樸次茅斯大學宇宙學和引力研究所的Thomas Collett博士領導的一組天文學家通過把一個近鄰星系作為引力透鏡，在天文學尺度上對引力進行了精確地檢驗。

Collett博士說：「廣義相對論預言大質量天體會使時空變形，這意味著當光近距離經過另一個星系時，這些光的路徑會偏折。如果兩個星系沿視線方向對齊，這會產生一個被稱為強引力透鏡的現象，我們會看到背景星系的多重像。如果我們知道前景星系的質量，那麼多重像之間的間隔就會告訴我們廣義相對論在星系的尺度上是不是正確的理論。」

已知有幾百個強引力透鏡系統，但大部分都離我們太遠而無法精確測量其質量，所以不能用於精確檢驗廣義相對論。不過，星系ESO325-G004是其中離我們最近的透鏡系統之一，距離地球5億光年。

Collett博士繼續說：「我們使用位於智利的甚大望遠鏡的數據測量了E325中的恆星運動速度——從而推測出E325的質量要有多大才能將這些恆星束縛在軌道中。我們隨後將這個質量與我們用哈勃太空望遠鏡觀測到的強引力透鏡像的間隔做比較，結果顯示實際觀測值與廣義相對論計算的值相差百分之九。這是到目前為止用單個星系進行的最精確的太陽系外的廣義相對論檢驗。」

「宇宙是個奇妙的地方，提供了那些我們在實驗室中無法使用的透鏡系統。」宇宙學和引力研究所所長Bob Nichol教授補充說。「使用世界上最好的望遠鏡來挑戰愛因斯坦是非常令人滿意的，我們發現他是多麼地正確。」

編譯：錢磊 審稿：三水

責編：南熙

來源：http://h5.scimall.net.cn/register?from=xh005

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  • 愛因斯坦的廣義相對論講的是什麼?
    1905年，愛因斯坦提出狹義相對論，狹義相對論的時空觀已經顛覆了經典時空觀，但是狹義相對論有一個非常大的缺陷，就是只能描述慣性系，無法描述非慣性系。狹義相對論的主要工作完成後，愛因斯坦著手把相對論推廣到非慣性系，在愛因斯坦苦思之時，腦海裡閃過一個想法——電梯思想實驗。
  • 愛因斯坦與廣義相對論
    在廣義相對論取得巨大成功之後，愛因斯坦高度評價馬赫的這一思想，認為自己的廣義相對論具體體現了馬赫原理預期的效應。不過，後來的深入研究表明，廣義相對論與馬赫原理並不一致。有趣的是，當時馬赫還活著。馬赫看到了狹義相對論，但據說沒有看到廣義相對論。馬赫斷然否認自己的思想與相對論一致，明確反對愛因斯坦的相對論。這一點令愛因斯坦十分遺憾。
  • 愛因斯坦的廣義相對論是什麼理論?
    簡單來說，愛因斯坦在一百多年前創立的廣義相對論是一種引力理論，描述宇宙中天體的引力作用。關於引力理論，我們最早接觸到的是牛頓在17世紀提出的萬有引力定律。那麼，愛因斯坦的引力理論與牛頓的有什麼區別呢？直到20世紀初，愛因斯坦提出了廣義相對論，水星近日點進動問題才得到完美的解釋。根據廣義相對論，空間不像牛頓所描述的那樣是絕對平直的，而是會在質量和能量的作用下發生彎曲。在彎曲的空間中，天體與光都會沿著測地線運動，由此表現出引力效應。
  • 恆星運動軌跡證實愛因斯坦廣義相對論的預言
    愛因斯坦在科學上的成就在百年來可以說無人可及。但是，因為超前的理論，其相對論自誕生以來一直被質疑。然而，隨著科學技術的發展，我們觀測宇宙的技術越來越先進，不管是尺度還是精度都日漸提高，相對論裡的理論也隨之一點點被所觀測現象證實。
  • 為什麼廣義相對論比狹義相對論更完善?原因就在這裡!
    愛因斯坦有兩大著名的相對論，一個是狹義相對論，另一個則是廣義相對論。狹義相對論的提出早於廣義，並且狹義相對論的範圍並沒有廣義那麼大，而且不涉及引力。在愛因斯坦提出狹義相對論之後不久大約10年，廣義相對論便誕生了。
  • 愛因斯坦的廣義相對論是什麼?
    廣義相對論是現代物理學的主要組成部分。它基於空間的「彎曲」能力來解釋引力，或者更準確地說，它將引力與時空的幾何變化聯繫起來了。1915年，阿爾伯特·愛因斯坦創立了廣義相對論(GRT)，即這個「特殊」理論誕生十年之後，應用光速，並假設物理定律在任何給定的參照系中保持不變。
  • 看完這5個預言的檢驗,你還想推翻愛因斯坦的廣義相對論嗎?
    1915年，愛因斯坦的廣義相對論出來後，得到了一些人的支持，但是，還有很多的科學家對他的理論持質疑態度，而真正看得懂的更是非常之少。愛因斯坦需要實驗來驗證廣義相對論的正確性。也許是牛頓的萬有引力理論，已經深入人心，愛因斯坦廣義相對論用時空彎曲來解釋引力，這個太難以讓人接受了，甚至許多人覺得簡直是謊謬。即便是，二戰結束後新的雷達和射電天文技術已經精確測量出，星光經過太陽時偏折角度和廣義相對論預言是一致的。可是還是有很多人不願相信這個理論。
  • 看完這5個預言的檢驗，你還想推翻愛因斯坦的廣義相對論嗎？
    1915年，愛因斯坦的廣義相對論出來後，得到了一些人的支持，但是，還有很多的科學家對他的理論持質疑態度，而真正看得懂的更是非常之少。愛因斯坦需要實驗來驗證廣義相對論的正確性。廣義相對論預言了遙遠的星光經過太陽時，會被大質量的太陽彎曲，從而星光會偏折一丟丟，計算的結果是星光會偏折1.74弧秒（1弧秒=1/3600度）。
  • 又有重大發現,時間重疊真實存在,愛因斯坦的預言成真了!
    又有重大發現，時間重疊真實存在，愛因斯坦的預言成真了！談起時間，很多人對它的理解只不過存於表面，實際上對時間並沒有足夠的認知，時間看似簡單只是年月日，但它與我們的現實生活緊密相連，簡單而又豐富。普通人只是單純的認為時間是一種刻度單位，在做某一件事的時，候看一看鐘表用了多長時間。
  • 愛因斯坦的廣義相對論到底講的什麼?如何通俗地理解?
    說白了，廣義相對論就是把引力解釋為時空彎曲的理論。牛頓的經典力學提出了萬有引力，但沒有指出萬有引力產生的原因，即為什麼會產生萬有引力！ 　　而廣義相對論給出了答案，認為引力是有時空彎曲引起的，引力只是時空彎曲的一個表象，任何具有質量的物體都會對周圍時空產生影響
  • 事實證明:愛因斯坦又對了!致敬偉大的廣義相對論!
    最新研究再次證明愛因斯坦是對的！搖擺的脈衝星證實了廣義相對論！最新觀測顯示，在距離我們25000光年外的脈衝星正在以一種奇怪的方式搖擺，這種現象立刻在科學界引起了大量關注並為之震撼。因為在一個多世紀前，愛因斯坦的廣義相對論就已經預言了這一現象。
  • 從牛頓到愛因斯坦:廣義相對論的起源
    導語:2015年11月是愛因斯坦提出廣義相對論的百年紀念。本文介紹了廣義相對論的起源，從牛頓物理學與電磁學的矛盾到洛倫茲變換，從只適用於慣性系的狹義相對論到可適用於非慣性系的廣義相對論。
  • 幾句話通俗解釋廣義相對論,它的預言以及所面臨的問題
    基於等效原理以及廣義相對性原理，愛因斯坦創立了廣義相對論。本質上，這個理論是一個引力理論。不同於牛頓的萬有引力定律，在廣義相對論看來，引力是物體彎曲時空產生的一種幾何效應。基本上，在宇宙尺度領域，廣義相對論是一個非常成功的理論，能夠很好地解釋各種天文觀測結果，並對一些現象做出預言。 在廣義相對論誕生之前，天文學家發現水星近日點存在反常的進動現象，實際觀測值比理論值更大。在廣義相對論創立不久後，愛因斯坦利用他的理論成功地解釋了這個反常現象。
  • 愛因斯坦的廣義相對論,是如何解決牛頓理論解決不了的問題?
    迄今，對廣義相對論最知名的檢驗之一便來自一對被稱為PSR B1913+16的脈衝星。也被稱為赫爾斯-泰勒雙脈衝星，以它們的發現者是拉塞爾·赫爾斯（Russell Hulse）和約瑟夫·泰勒（Joseph Taylor）命名。因為這項發現，他們獲得了1993年的諾貝爾物理學獎。愛因斯坦預言，像脈衝星這樣的緻密天體，如果相互繞轉的話，會在時空中泛起漣漪，就像湖中的水波。
  • 歐洲金屬球衛星將檢驗愛因斯坦廣義相對論
    其上面搭載了一顆旨在驗證愛因斯坦廣義相對論的低成本探測衛星，儘管其耗資很少，但據稱其探測精度將比此前美國宇航局進行的該項研究高出幾乎100倍。在2000年年中，在經過超過40年的艱苦研發之後，由美國史丹福大學領銜研製的耗資8億美元的「引力探測器B」衛星探測到了「慣性系拖曳效應」(Frame dragging)。
  • 廣義相對論預言的時空漣漪已經露出破綻
    三體網  www.santiwang.com探索｜宇宙｜奧秘三體網訊  愛因斯坦的相對論無疑是偉大的理論，相對論解釋了水星環繞太陽的奇怪軌道、猜測了日食中的光線偏移現象以及預言了引力紅移等，並讓物理學界一百年來一步一步地驗證。
  • 時空的囚籠,廣義相對論預言的宇宙中最奇特天體——黑洞簡史
    新理論誕生——星光偏折又過了一百年，到了20世紀初，新的引力理論橫空出世，天才物理學家愛因斯坦先後提出狹義相對論和廣義相對論，修正了主導物理學界兩百多年的牛頓時空觀和萬有引力理論。這就是愛因斯坦的廣義相對論作出的幾個理論預言之一——星光偏折現象。
  • 科學家發現引力波,圓滿了愛因斯坦廣義相對論,它的意義非凡
    人類進入科技發展的道路之後，出現了一些偉大的科學家，其中愛因斯坦就是最偉大的物理學家之一。愛因斯坦最偉大的成就就是相對論的提出，尤中廣義相對論是人類探索宇宙重要的指引。不過，愛因斯坦的廣義相對論並不完整，它還缺乏一個重要的東西，那就是引力波。
  • 愛因斯坦又一次正確！太陽光譜的精確測量驗證了廣義相對論
    愛因斯坦在1915年發表的廣義相對論引入了時空的新概念，它表明大質量物體會引起附近時空的彎曲，而時空彎曲會引起時間變慢。但是在當時的技術條件下，能明顯測得到相對論效應的天體就只有太陽。那麼我們應該如何測量時間延緩這一效應呢？
  • 如果愛因斯坦的這一預言成真,人類將能實現時空穿越!
    同時，這組照片還用實例再次證明了愛因斯坦若干年前對於黑洞的預測是多麼的準確。但愛因斯坦還有一個預測，一旦這個預測成真，人類將有可能實現科幻電影中的時空穿越。以前由於科技手段的不夠發這，人類對於黑洞的研究還僅僅只存在於理論層面，雖然可以從理論中推導出黑洞的存在，卻從沒在現實中找到實質性的證據，直到這次黑洞照片的公布，而愛因斯坦的黑洞預測也再一次震驚了世人。