愛因斯坦廣義相對論再被驗(yàn)證 時(shí)空扭曲質(zhì)量方式正確

愛因斯坦的廣義相對論在過去100多年里，能預(yù)測并驗(yàn)證1910年代實(shí)驗(yàn)范圍之外的科學(xué)研究，并且經(jīng)受了科學(xué)家的最新考驗(yàn)。

目前研究人員進(jìn)行傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證愛因斯坦廣義相對論的正確性。通常科學(xué)家會觀察宇宙天體扭曲空間結(jié)構(gòu)的程度，從而確定它的質(zhì)量大小。一項(xiàng)最新實(shí)驗(yàn)推翻了該觀點(diǎn)，而是使用已計(jì)算好質(zhì)量的天體來檢驗(yàn)廣義相對論預(yù)測結(jié)果是否成立。雖然廣義相對論對物理學(xué)家?guī)砹寺闊?，但他們希望通過該理論揭曉宇宙某些謎團(tuán)。

質(zhì)量可以扭曲空間結(jié)構(gòu)是廣義相對論的一個(gè)基本部分，科學(xué)家通過分析宇宙星系團(tuán)如何扭曲途經(jīng)周圍的光線，進(jìn)行了多次觀察驗(yàn)證?？茖W(xué)家首次觀察到該現(xiàn)象是1919年太陽日食期間，漆黑的太陽輕微地改變了背景恒星的位置。目前，他們繼續(xù)觀測這一現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)較重前景天體能夠顯著扭曲光線，從而使背景恒星和星系看上去像空中一個(gè)圓環(huán)。

研究人員使用其中一個(gè)“愛因斯坦環(huán)”進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，他們通過測量恒星如何移動，從而計(jì)算出前景星系ESO 325-G004的質(zhì)量。之后他們計(jì)算了環(huán)繞該星系的愛因斯坦環(huán)曲率，從而確定它對周圍空間的變形程度。描述星系質(zhì)量彎曲效應(yīng)的數(shù)值被稱為“伽馬值”，理論預(yù)測它的數(shù)值應(yīng)該等于1。

依據(jù)發(fā)表在《科學(xué)》雜志的這項(xiàng)研究報(bào)告，科學(xué)家計(jì)算出的伽馬值是0.97，換句話講，我們的觀測數(shù)據(jù)與理論預(yù)期是非常一致的。研究報(bào)告作者、英國樸茨茅斯大學(xué)托馬斯·科利特說：“這證明了時(shí)空扭曲質(zhì)量的方式是完全正確的。”

其他研究人員對于科利特和研究小組的工作感到非常興奮，英國牛津大學(xué)博士后泰莎·貝克說：“通過對該星系的詳細(xì)觀察，科利特能夠?qū)ξ幢怀浞痔剿鞯男窍档燃夁M(jìn)行重力測試。”

為什么我們要繼續(xù)測試愛因斯坦的廣義相對論呢?因?yàn)橛钪嬉恢碧幱谂蛎?，并且膨脹加速，這是由某種未被解釋的神秘力量“暗能量”所導(dǎo)致的。理論物理學(xué)家正在尋找關(guān)于暗能量的一些解釋，有些人猜測可能存在一種宏觀理論，更大天體的空間曲率有所不同，但是至少對于這個(gè)星系而言，廣義相對論是成立的，對宏觀理論中伽馬數(shù)值調(diào)整較大是不可行的。

未涉及這項(xiàng)研究的美國賓夕法尼亞大學(xué)博士后杰里米·薩克斯坦告訴媒體記者稱，我們有可能找到一些理論，能夠證明太陽系內(nèi)伽馬值是1，但在星系等級上是不一樣的。本質(zhì)上，這是需要理論學(xué)家必須克服的另一個(gè)障礙。

做一個(gè)較抽象的比喻，這就如同迷失在城市中心，被告知為了找到正確的道路有幾個(gè)方向不能走，而每當(dāng)廣義相對論通過另一個(gè)測試，理論學(xué)家卻很少迷失方向。

貝克指出，當(dāng)然廣義相對論也存在著一定的局限性?？评卦谡撐闹兄赋?，當(dāng)前可以建模引入不確定因素，例如：恒星在理論上的運(yùn)動方式與相對于它們在銀河系中運(yùn)動方式存在著差異。這只是一個(gè)星系而已，一些理論不會被單一的測量結(jié)果所排除?？茖W(xué)家將繼續(xù)對廣義相對論進(jìn)行檢測，畢竟在宇宙中仍存在著許多引力謎團(tuán)。