愛(ài)因斯坦理論經(jīng)歷學(xué)界最嚴(yán)苛檢驗(yàn) 仍被證明成立

據(jù)美國(guó)《華爾街日?qǐng)?bào)》26日?qǐng)?bào)道，科學(xué)家們對(duì)愛(ài)因斯坦的引力理論進(jìn)行了迄今為止真實(shí)世界中最嚴(yán)苛的檢驗(yàn)──結(jié)果證明，理論仍然成立。 愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論稱(chēng)，擁有質(zhì)量的物體會(huì)導(dǎo)致時(shí)空彎曲，即我們所理解的引力。根據(jù)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論，時(shí)空是一個(gè)由時(shí)間和空間組成的四維結(jié)構(gòu)。

資料圖：愛(ài)因斯坦

例如，一個(gè)保齡球可以讓床墊上出現(xiàn)一處凹陷，這個(gè)凹陷改變了同一床墊上一個(gè)原本做直線運(yùn)動(dòng)的彈子的軌跡。與之相似，太陽(yáng)的質(zhì)量扭曲了周?chē)臅r(shí)空。質(zhì)量較小的物體，比如地球，在這個(gè)扭曲的空間中沿著一個(gè)路線運(yùn)動(dòng)，我們稱(chēng)之為軌道。

科學(xué)家們檢測(cè)這個(gè)廣義理論并不是因?yàn)樗麄冇X(jué)得理論錯(cuò)了，而是因?yàn)樗麄兛隙ǖ卣J(rèn)為這個(gè)理論不是最終的解釋?zhuān)拖衽ｎD的萬(wàn)有引力定律會(huì)被愛(ài)因斯坦的理論取代一樣。

愛(ài)因斯坦的引力理論發(fā)表于近一個(gè)世紀(jì)之前，已經(jīng)通過(guò)了迄今為止的所有檢驗(yàn)。不過(guò)，科學(xué)家們一直在努力找出愛(ài)因斯坦的引力理論不再成立的精確條件，以及在哪個(gè)方面需要提出一個(gè)替代性的理論。例如，愛(ài)因斯坦的引力理論框架與量子理論相矛盾，量子理論解釋了自然界在原子和亞原子水平上的運(yùn)行規(guī)律。

這份研究報(bào)告發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。德國(guó)馬克斯·普朗克射電天文學(xué)研究所的天體物理學(xué)家、這份研究報(bào)告的作者之一弗萊雷說(shuō)，以黑洞為例思考，愛(ài)因斯坦的理論預(yù)測(cè)無(wú)限強(qiáng)大的引力場(chǎng)和密度，這是荒謬的。

弗萊雷和他的同事把一個(gè)距地球7000光年的宇宙空間作為實(shí)驗(yàn)室，來(lái)檢驗(yàn)愛(ài)因斯坦的理論。那里有兩顆相互環(huán)繞的奇異星。

其中一顆奇異星是所謂的白矮星，它是一個(gè)質(zhì)量輕得多的恒星的冷卻遺跡。另一顆是每秒旋轉(zhuǎn)25次的脈沖星。盡管這顆脈沖星的寬度只有12英里，其質(zhì)量卻是太陽(yáng)的兩倍。

蘇格蘭阿伯丁大學(xué)的理論物理學(xué)家查爾斯·王說(shuō)，在如此小的空間里擁有如此大的質(zhì)量，會(huì)產(chǎn)生非常大的引力。不過(guò)，查爾斯沒(méi)有參與這項(xiàng)研究。

脈沖星表面的引力是地球的3000億倍。那里的環(huán)境接近殘酷、擁有無(wú)限能量的黑洞。黑洞連光線也能吞沒(méi)。

弗萊雷說(shuō)，愛(ài)因斯坦的理論從來(lái)沒(méi)有在這樣一個(gè)環(huán)境中被檢驗(yàn)過(guò)。

脈沖星和白矮星釋放出引力波，這個(gè)雙星系統(tǒng)逐漸失去能量。因此，這兩顆星會(huì)相互靠近，在軌道上運(yùn)行的速度也更快。

根據(jù)愛(ài)因斯坦的理論，這兩顆恒星的軌道周期(即他們相互環(huán)繞一周所需的時(shí)間)每年應(yīng)該減少大約0.000008秒。

弗萊雷和他的同事們使用了幾臺(tái)望遠(yuǎn)鏡對(duì)這個(gè)雙星系統(tǒng)進(jìn)行了精確的測(cè)量。他們得出的結(jié)果與基于愛(ài)因斯坦理論的預(yù)測(cè)完全吻合。

查爾斯·王說(shuō)，盡管愛(ài)因斯坦的理論框架到目前為止仍然無(wú)懈可擊，這項(xiàng)研究仍然很重要，因?yàn)樘煳膶W(xué)家的觀察幫助發(fā)現(xiàn)了檢測(cè)愛(ài)因斯坦引力理論的新的極端案例。

在愛(ài)因斯坦的理論發(fā)表后的第4年，這一理論在一次日食過(guò)程中首次被顯著證實(shí)，他因此一下子成為了名人。在被問(wèn)到如果他的理論被證明是錯(cuò)誤的，他會(huì)作何感想時(shí)，愛(ài)因斯坦回答說(shuō)：我會(huì)為上帝感到遺憾。這個(gè)理論是正確的。