天文學家接收到110億年前的深空信號，愛因斯坦的預言再次應驗

要說對現代物理學貢獻最大的人，莫過於愛因斯坦。現代物理學的兩大基石都與愛因斯坦有關，他獨自一人創立相對論，並且也為量子力學的發展奠定重要基礎。

作為愛因斯坦一生之中最令他得意的成就，廣義相對論在提出100多年來，得到了越來越多精確實驗的證實，例如，近年來直接發現了廣義相對論在百年前的預言——引力波、黑洞。

不僅如此，天文學家接收到遠在110億光年外的深空信號，其傳播速度為光速，這意味著它是在110億年前發出的，結果證明愛因斯坦又對了。即便距離再怎麼遙遠，廣義相對論仍然成立。這不禁讓人們感嘆愛因斯坦的偉大。

然而，由於廣義相對論在當年太過超前，沒有得到一系列可靠實驗的證實，愛因斯坦並沒有因此而獲得諾獎，反倒是近年來驗證廣義相對論的物理學家獲得了諾貝爾獎。那麼，廣義相對論究竟是什麼理論？為什麼110億光年外的信號又能證明愛因斯坦是對的呢？

簡單來說，廣義相對論是一個研究引力的理論。說到引力，我們腦海中最先會想起的應該是牛頓的萬有引力定律。牛頓的引力理論應用很廣泛，它能描述天體運動，預言新行星的存在，而且還能用於火箭發射的軌道計算。

不過，萬有引力定律是不完美的。由於引力作用，水星每繞太陽運行一周，軌道會出現明顯的偏移，這就是水星軌道進動。通過萬有引力定律，可以計算出進動速度，結果比觀測者慢了每百年43角秒。

事實上，這個差異是很小的，100年才相差0.01194度。但物理學家知道，這種異常一定意味著什麼。起初，物理學家猜測水星軌道內側還有一顆未知的行星，它的引力攝動導致了這種異常。但經過一番搜尋，並沒有發現未知行星，這意味著萬有引力定律必然存在缺陷。

牛頓把引力描述為物體之間的相互吸引力，而愛因斯坦從截然不同的角度來描述引力。愛因斯坦認為，物體和能量會把原本平直的時空壓彎，迫使物體和光子在彎曲空間中運動，所以引力被描述為幾何效應。

愛因斯坦在提出廣義相對論之後，很快就完美解釋了水星軌道的反常進動。不僅如此，廣義相對論還預言很多此前未知的引力效應和天體，其中包括引力時間膨脹效應、引力波以及黑洞。

如今，愛因斯坦在百年前所作出的這些預言都已經逐一應驗，而且廣義相對論也已經在導航衛星的時間校準上得到應用。不僅如此，就連110億光年外的天體都能給愛因斯坦作證。

在宇宙中，星系、星系團都是質量巨大的結構，它們會造成空間的顯著彎曲。如果遙遠背景天體發出的光經過這些彎曲的空間，其行進路徑將會發生偏轉，前景天體就像放大鏡一樣增亮、扭曲、放大背景天體，這就是引力透鏡效應。

在適當的情況下，背景天體會被扭曲成環狀，形成著名的愛因斯坦環。天文學家已經發現了多個愛因斯坦環，其中最為罕見的是雙愛因斯坦環SDSSJ0946+1006：

前景星系是位於30億光年外的一個橢圓星系，其強大引力扭曲周圍空間，讓兩個遙遠背景星系的圖像發生了嚴重的扭曲。內環是60億光年外的星系，外環是110億光年外的星系，這兩個背景星系恰好位於前景星系的正後方，它們與地球幾乎完美地排成一條直線，所以我們在地球上能夠觀測到十分奇特的雙愛因斯坦環。