愛因斯坦和相對論,人類是如何計算來自110億光年外的深空信號的

2020-12-04 星際遊俠X

若讓你列舉幾個世界上的物理學大牛,即使是對科學領域一竅不通的人,必然也是張口就說,艾薩克.牛頓、阿爾伯特.愛因斯坦、霍金等等,但要問誰做的貢獻最大,我會選擇愛因斯坦。一個人創立了相對論理論,並對現代量子力學的發展,奠定了紮實的基礎。

就在剛剛發生不久的,引力波、黑洞——理論,都是出自愛因斯坦的廣義相對論,能夠在100多年前做出精確的預測,是我們不得不佩服的,這也是愛因斯坦最偉大的成就。

不久前,天文學家也接收到來自深空的信號,據推測其質量是以光速傳播的,是來自於110億年前的信號,這恰恰再一次證明了愛因斯坦的相對論是正確的。跨越了時間與空間的局限,不愧是最偉大的科學家。

但是,就在愛因斯坦所生活的時代,由於物質和知識的匱乏,人們並沒有對愛因斯坦的理論有多麼大的認知。也沒能對社會做出巨大的貢獻的證明。反倒是現代研究和實驗相對論的科學家頻頻獲得諾貝爾獎。

廣義相對論的實體是研究物體引力的理論,是物體力量的理論,必然是誕生於牛頓的萬有引力定律基礎上的。而萬有引力的理論是應用最為廣泛地,往小的方面講,在我們日常生活中就能夠廣泛看到;往大的方面講,能夠研究天體運行軌跡,預測太空內星球之間的聯繫與存在,還對人類的航空航天事業做出了貢獻。

即便是這樣的理論,也是有缺陷的,例如:水星在運行過過程中,軌道會出現偏移。即使可以通過萬有引力定律計算出時間和速度,結果仍然不是準確的。

雖然誤差很小,但是科學家們一直想法設法去弄明白是什麼導致了偏差。幾百年過去了,但是仍沒有發現原因。人們也明白,雖然萬有引力定律有缺陷,卻並不妨礙它存在的價值。

牛頓和愛因斯坦的研究對象都是「引力」,所不同的是愛因斯坦提出的是「幾何效應」,他認為物體和能量的相對力,能夠把原本平直的時空壓彎,從而使物體和光子仍然能夠在彎曲空間中繼續運動。

直到愛因斯坦和相對論的出現,才完美解釋了水星軌道預測不準確的難題。廣義相對論也提出了包括黑洞、引力波、時間膨脹效應在內的理論,但是很無奈,人類並非都具有愛因斯坦高瞻遠矚的眼光。

隨著科學技術的進步,和人類對宇宙的探索。人們才漸漸的發現愛因斯坦的偉大。現在我們已經把廣義相對論運用在各個領域。甚至是110億光年外的天體都能夠通過它計算出來,這讓我們不得不感嘆。

廣義相對論中的引力透鏡效應就提出,在宇宙中的巨大質量結構,如星球、星系等彼此之間有牽引作用,會造成空間的扭曲。天體所發出的光通過這些空間就會發生偏移,從而出現在我們的視野當中,就像放大鏡一樣。

由於引力透鏡效應,我們就是通過「放大鏡」來觀測背景,背景天體在某些特定情況下就會扭曲成環狀的,這也是廣義相對論的理論內容——愛因斯坦環。

很難想像,通過幾十億光年、幾百億光年的時間可以看到遙遠星系之間的聯繫。而110億光年外的信號,正是通過愛因斯坦環才得以看到的。

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    大家認識了愛因斯坦的相對論,才了解了光速不可超越,但光速不可超越,並不是愛因斯坦的首先認識到的。宇宙膨脹超光速愛因斯坦總結了麥克斯韋與麥可遜-莫雷,以及洛倫茲與龐加萊的成就,1905年愛因斯坦的狹義相對論很空出世,這得益於愛因斯坦敢於打破一切的魄力以及不受傳統約束的個性,當然我們今天不是來誇獎愛因斯坦的,而是狹義相對論關於光速的描述:信息傳遞不能超過光速將物質、能量與信息都歸結為信息其實也沒毛病,
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  • 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?
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    甚至包括物理學界的大神們,比如:牛頓和愛因斯坦都有類似的想法。到了1915年,愛因斯坦提出了大名鼎鼎的廣義相對論,在這個廣義相對論當中有個著名的引力場方程。但是愛因斯坦就發現這個引力場方程所描述的是一個隨著時間膨脹的宇宙。愛因斯坦看到這個方程覺得這個和自己一直以來的宇宙觀是不相符的。
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