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愛因斯坦的相對論可能是錯的,科學家用一顆脈衝星和兩顆白矮星來驗證理論

研究人員1月10日在美國天文學會的會議上報告說,三顆前恆星在複雜的軌道上跳舞,符合強等效原理規則。這一論斷限制了愛因斯坦理論,廣義相對論的理論在某種程度上會失效。

根據廣義相對論,引力作用無關物體的組成,鐵球和鉛球的加速度是一樣的,這就是所謂的弱等價原理。從伽利略所謂的從比薩斜塔扔球開始,大量的實驗證實了這一原則。

但強等價原理比弱等價性原則更嚴格、更難測試。根據強等效原理,不同的材料不僅在同一速率下下落,而且在不同引力場中的能量也一樣。這意味著,一個有著相當強的引力場的高密度物體應該和其他物體的加速度相同。

阿姆斯特丹大學天文學家安妮·阿奇博爾德(Anne Archibald)說:「這很奇怪,但是愛因斯坦說能量與質量是一樣的,這意味著在引力場中的能量可以和質量一樣下降。在強等效原理不靈的情況下,一個物體在強引力場中的加速度與其在另一個弱引力場中的加速度是不同的。

為了驗證這個理論,科學家們測量了一個脈衝星的運行時間。這顆脈衝星密度極高,會發出的電磁輻射光束,會定期經過地球。脈衝星軌道上有一顆被燒毀的恆星,稱為白矮星。這兩顆星星與另一顆更遠的白矮星是一組。

如果強等價原理成立,脈衝星和白矮星在第二個白矮星的引力場中都應該達到同樣的速度。但是,如果脈衝星以其強烈的引力場向最外側的白矮星下落的速度比它附近的伴星快,脈衝星的軌道將被拉向最外層的白矮星, 運行軌道呈橢圓形。

科學家可以利用定時脈衝星信號來推斷其運行軌道。例如,當一顆脈衝星離開地球時,它的脈衝會比正常的頻率下降一點。如果它們是輪流以同樣的速度旋轉,信號的傳遞速度也是一樣的,但阿奇博爾德和同事們沒有看不到這樣的變化。這意味著脈衝星和白矮星必須有匹配的加速度,差別在千分之百分之一的0.16。

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