愛因斯坦啊，你為何總是正確的？新觀測結果再次證明了廣義相對論

在人類科學史上，相對論無疑是最值得人們稱道的科學成就。在一百多年前，愛因斯坦就提出了狹義相對論和廣義相對論，直到今天，我們仍然還在試圖證明其中的理論，並且，每一次都證明：愛因斯坦是正確的。

去年的時候，科學家們公布了人類歷史上第一張黑洞照片，正式「發現」了從愛因斯坦的相對論中推導出來的這種天體，讓它從理論變成了實際，證明了愛因斯坦的正確性。

最近，科學家們新的一系列觀察，再次證明了相對論裡其他的論點。

這裡要說明的是，愛因斯坦本人其實並沒有作出這麼多的推導，其實大部分的結果，都是其他科學家根據相對論順勢進行的推導出來的。就比如我們剛才說的黑洞，其實是德國天文學家·卡爾·史瓦西利用愛因斯坦場方程所推導出來的真空解。當然，如果沒有愛因斯坦的理論，這些科學家也無從去推導這些結果。因此，說到底，所有這些發現和成就，都有愛因斯坦的功勞。

除了黑洞之外，相對論告訴我們的另一個重要理論就是：空間是可以扭曲的。即使是三維空間，也可以像二維空間一樣，發生彎曲。而導致三維空間扭曲的，是質量，或者說引力。就像我們把一個球放在一張網上，網會凹陷下去一樣。任何物體放在空間中，空間也會「凹陷」，只不過，只有宇宙天體的質量級別，才能夠把空間扭曲到我們看得見的程度。

除此之外，科學家利用愛因斯坦的理論還推導出：一個物體不僅可以通過質量扭曲空間，還可以通過旋轉來扭曲。

這個原理可以很形象地進行一個比喻：就好像你在一碗水中插進一根筷子，插筷子的水面就會凹陷，這是前面說的那個理論。如果你把筷子旋轉起來（注意不是攪拌，而是原地轉圈），筷子周圍的水也會跟著旋轉起來，這就是後面推導出來的理論。這個理論，被稱作坐標系拖曳效應，也叫慣性系拖曳效應。

形象地比喻之後，很多人會覺得這事好像很理所當然。可是，科學是需要證據的，必須要有觀測結果來證明。問題在於，該怎麼證明呢？

離我們最近的在旋轉的天體，就是地球了。因此，地球顯然是最好的選擇之一。

為此，NASA聯合史丹福大學，發射了一個造價達7.5億美元的重力探測器B，用以探測坐標系拖曳和另一個愛因斯坦的理論。

重力探測器B測量坐標系拖曳的方法說起來也並不很難理解，就是在地面上空642公裡處安放4個陀螺儀。如果愛因斯坦的理論沒錯，那麼經過足夠長的時間後，這幾個陀螺儀就會有微小的偏轉，而偏轉的方向就應該是地球自轉的方向。當然，由於地球的質量放眼宇宙簡直微不足道，因此偏轉程度也極小，所以測量必須非常非常精密。

可是，就像我們說的，地球所能引起的坐標系拖曳效應，實在是太過於微小，科學家是不能夠滿足的。必須要找質量更大的，旋轉更快的天體。

誰？

緻密星！

緻密星大家應該已經很熟悉了，包括白矮星、中子星和黑洞。比如中子星，每立方釐米的質量可以達到數億噸，自轉速度甚至可以讓它每秒鐘轉幾百圈！而白矮星，則在各方面略遜一籌。

1999年的時候，澳大利亞科學家利用帕克斯射電望遠鏡，在2000光年以外發現了一個特殊的雙星系統PSR J1141-6545。在這個雙星系統中，包含一顆中子星，和一顆白矮星。即便是這顆白矮星，所能帶來的坐標系拖曳效應就要比地球明顯1億倍。

但是，問題在於，我們又不可能飛到2000光年以外去安置陀螺儀，怎麼測量它周圍的坐標系拖曳效應呢？

妙就妙在，它周圍還有那顆中子星。

這一顆中子星是典型的脈衝星，這種天體可以發射出強大的射電束，科學家們形象地將它們比喻為宇宙中的燈塔。而這個射電束，就是重要的信號。

正常來說，脈衝星的射電方向是固定的。而這一顆脈衝星如此特別，處在一顆白矮星旁邊。因此，它本身就可以代替陀螺儀，而且比陀螺儀還明顯。只要它的射電方向發生預期中的變化，那就證明白矮星的確導致了坐標系拖曳效應。

果然，經過十幾年的觀察，科學家們終於發現了脈衝星的微弱偏轉。事實證明，相對論推導的結果沒有問題。

愛因斯坦啊，為何你總是正確的！

天文學家介紹，坐標系拖曳效應對於了解天體進動、研究天體演化有著重要意義，也可以幫助我們更好地了解黑洞。因此，這一次證明了愛因斯坦的理論，對於我們了解宇宙有著極大的幫助。

當然，在我們的面前，愛因斯坦還留下了許多高山，等著後人去翻越。不知道哪一天，我們才能跨越相對論的山和大海，繼續前往宇宙和星辰。