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愛因斯坦的一個預言,竟在「三體」那裡應驗了

大家都一樣。

Gravity

 Black Hole (Original Motion Picture Soundtrack)

Christophe Jacquelin 

00:00/03:35

脈衝星和內部白矮星每1.6天圍繞對方飛行一周,外圍的白矮星每327天圍繞內部的雙星飛行一周。SKA

愛因斯坦實在了不起,他那匪夷所思的理論一再被科學家證實。最近,科學家在河外星系身上,驗證了愛因斯坦相對論預言的引力透鏡效應。緊接著,又有一批科學家在宇宙間的天體身上,驗證了愛因斯坦著名的等效原理。

等效原理講述的故事,略同於傳說中伽利略在比薩斜塔那裡做的落物實驗,也就是無論物體的質量差異有大,它們在相同引力場中的加速度是相同的。引力雖然會讓質量大的物體速度快一些,但多出來的質量又讓它們更難被加速,所以兩者的作用會相互抵消。

多少年來,科學家一遍又一遍地重複著這樣的實驗。宇航員還曾把一根羽毛和一個鎚子帶上月球表面,在沒有空氣阻力的月球上,兩者確如所料,同時落地。而最近,天文學家又將目光瞄準了遙遠的天體。他們的實驗對象是脈衝星(中子星)和白矮星。

金牛座,在距離地球4200光年遠的地方,有一個三體系統,名為PSR J0337+1715。它由兩顆白矮星和一顆脈衝星組成。白矮星的質量只有太陽的一小部分,而脈衝星雖然更小,密度卻更大。這顆脈衝星和兩顆白矮星中的一顆組成了一對密近雙星,另一顆白矮星則在距離這對情侶較遠的地方圍繞著它們飛行。這樣一組天體,為科學家提供了一個完美的實驗室,來檢驗愛因斯坦的等效原理。

等效原理可分為弱等效原理和強等效原理。根據相對論,引力是時空彎曲產生的效應,一切擁有質量的物體都會產生引力。當物體的密度足夠高時,它們就將不再只是時空彎曲效應的被動接受者,它們自身也會彎曲時空。強等效原理預言,這樣的物體在引力場中運動的速度也應當和其他物體相同。

在觀察了三體系統PSR J0337+1715六年後,天文學家發現,中間的那對脈衝-白矮星保持著穩定的狀態,而外圍的白矮星在它們二者身上產生的影響是相同的。這證明愛因斯坦的強等效原理是正確的。如果不是這樣,那麼由於脈衝星自身引力的影響,在其和白矮星迴旋繞行的過程中必然會產生一定程度的搖擺。

無論是月球上的羽毛和鎚子,還是脈衝星和白矮星,都證明了愛因斯坦的理論十分優秀,是我們探索宇宙奧秘的過程中一種值得信賴的方法。也許未來會有更好的理論取代它,但至少在目前,它的地位還難以動搖。

相關論文出現在近日的《自然》雜誌上。

1921年,愛因斯坦在維也納。維基百科

參考:


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