愛因斯坦,你又贏了

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即便是大科學(xué)家,有時(shí)也需要后人的工作來捍衛(wèi)自己的名聲,這一點(diǎn)連阿爾伯特·愛因斯坦也不例外。如今,天文學(xué)家再次證明,這個家伙絕對是個超級天才。通過對兩顆獨(dú)特的脈沖星——超新星爆發(fā)后形成的密度極高的小型天體——進(jìn)行研究,天文學(xué)家證明了一種效應(yīng)——這正是愛因斯坦在92年前提出的廣義相對論所預(yù)測的。據(jù)7月4日出版的美國《科學(xué)》雜志報(bào)告,科學(xué)家的觀測結(jié)果幾乎與這位偉大物理學(xué)家的預(yù)言如出一轍。

在愛因斯坦的相對論世界中,物質(zhì)能夠使空間發(fā)生彎曲并且放慢時(shí)間的腳步,在這里,只有光的速度是恒定不變的。相對論對后世的影響無疑是巨大的。其實(shí)相對論同時(shí)還包括了一些更為深奧的細(xì)節(jié),其中一個便是自旋進(jìn)動。這一學(xué)說大體上是這樣的:兩顆大質(zhì)量的天體彼此近距離環(huán)繞運(yùn)行將使空間發(fā)生扭曲,從而擾亂兩者移動的中心軸,最終導(dǎo)致這兩顆天體像陀螺一樣擺動。強(qiáng)烈的引力造成了這種所謂的自旋進(jìn)動,而天體的質(zhì)量越大,這一過程便越容易被觀測到。

然而這并不是一個很容易被驗(yàn)證的學(xué)說。研究人員需要找到兩個密度很大且近距離運(yùn)行的天體,并且必須能夠探測到它們之間到底發(fā)生了什么情況。黑洞的密度很大,但是它們的穹界卻阻礙了觀測。候選天體的匱乏以及天文望遠(yuǎn)鏡的能力限制多年來一直制約著天文學(xué)家的腳步,直到2003年,一對特殊脈沖星的發(fā)現(xiàn)改變了這一局面。這種只有小行星般大小的天體承載著太陽一般的質(zhì)量,同時(shí)它們的軌道也非常小,并且以令人難以相信的速度飛快地旋轉(zhuǎn)著。這兩顆脈沖星還釋放著高能且極端規(guī)律的輻射信號,即便用地基天線也很容易探測到。這一發(fā)現(xiàn)中最重要的是,每過幾個小時(shí),其中的一顆脈沖星就會在另一顆脈沖星上形成蝕。而這正是測定自旋進(jìn)動的關(guān)鍵,這是因?yàn),在每一次蝕期間,天文學(xué)家便能夠確定脈沖星發(fā)出的輻射信號的精確角度,從而判定脈沖星隨著時(shí)間推移發(fā)生的擺動。

參與該項(xiàng)研究的加拿大蒙特利爾市McGill大學(xué)的天體物理學(xué)家Rene Breton介紹說,在過去4年中,一個國際研究小組詳細(xì)跟蹤了這兩顆脈沖星發(fā)出的輻射信號,并在蝕期間確定了信號的方向——這項(xiàng)觀測技術(shù)“之前從未被使用過”。研究人員最終確定,脈沖星自旋進(jìn)動的中央軸每年增加4.77±0.66度。而基于愛因斯坦廣義相對論的計(jì)算結(jié)果預(yù)測其變化為每年增加5.07度,正好在誤差允許的范圍之內(nèi)。

諾貝爾獎得主、美國普林斯頓大學(xué)的天體物理學(xué)家Joseph Taylor贊嘆道:“這真了不起。”“愛因斯坦的理論這一次經(jīng)受住了考驗(yàn)。”馬里蘭州格林貝爾特市美國宇航局(NASA)戈達(dá)德空間飛行中心的天體物理學(xué)家Fotis Gavriil這樣說道,他稱贊這項(xiàng)研究“具有令人驚訝的高精度觀測結(jié)果”。那么愛因斯坦的名聲是否就此保住了?Gavriil說:“至少從這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看,我們認(rèn)為是這樣。”


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