愛因斯坦理論再次被證實是對的

華爾街日報

科學家們對愛因斯坦(Albert Einstein)的引力理論進行了迄今為止真實世界中最嚴苛的檢驗──結果證明﹐理論仍然成立。

AFP/Getty Images

愛因斯坦

愛因斯坦的廣義相對論稱﹐擁有質量的物體會導致時空彎曲﹐即我們所理解的引力。根據愛因斯坦的相對論﹐時空是一個由時間和空間組成的四維結構。

例如﹐一個保齡球可以讓床墊上出現一處凹陷﹐這個凹陷改變了同一床墊上一個原本做直線運動的彈子的軌跡。與之相似﹐太陽的質量扭曲了週圍的時空。質量較小的物體﹐比如地球﹐在這個扭曲的空間中沿著一個路線運動﹐我們稱之為軌道。

科學家們檢測這個廣義理論並不是因為他們覺得理論錯了﹐而是因為他們肯定地認為這個理論不是最終的解釋﹐就像牛頓(Isaac Newton)的萬有引力定律會被愛因斯坦的理論取代一樣。

愛因斯坦的引力理論發表於近一個世紀之前﹐已經通過了迄今為止的所有檢驗。不過﹐科學家們一直在努力找出愛因斯坦的引力理論不再成立的精確條件﹐以及在哪個方面需要提出一個替代性的理論。例如﹐愛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行規律。

這份研究報告發表在《科學》(Science)雜志上。德國馬克斯•普朗克射電天文學研究所(Max Planck Institute for Radioastronomy)的天體物理學家、這份研究報告的作者之一弗萊雷(Paulo Freire)說﹐以黑洞為例思考﹐愛因斯坦的理論預測無限強大的引力場和密度﹐這是荒謬的。

弗萊雷和他的同事把一個距地球7,000光年的宇宙空間作為實驗室﹐來檢驗愛因斯坦的理論。那裡有兩顆相互環繞的奇異星。

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

蘇格蘭阿伯丁大學(University of Aberdeen)的理論物理學家Charles Wang說﹐在如此小的空間里擁有如此大的質量﹐會產生非常大的引力。Charles Wang沒有參與這項研究。

脈沖星表面的引力是地球的3,000億倍。那裡的環境接近殘酷、擁有無限能量的黑洞。黑洞連光線也能吞沒。

弗萊雷說﹐愛因斯坦理論從來沒有在這樣一個環境中被檢驗過。

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

根據愛因斯坦的理論﹐這兩顆恒星的軌道週期（即他們相互環繞一週所需的時間）每年應該減少大約0.000008秒。

弗萊雷和他的同事們使用了幾台望遠鏡對這個雙星系統進行了精確的測量。他們得出的結果與基於愛因斯坦理論的預測完全吻合。

Charles Wang說﹐儘管愛因斯坦的理論框架到目前為止仍然無懈可擊﹐這項研究仍然很重要﹐因為天文學家的觀察幫助發現了檢測愛因斯坦引力理論的新的極端案例。

在愛因斯坦的理論發表後的第四年﹐這一理論在一次日食過程中首次被顯著證實﹐他因此一下子成為了名人。在被問到如果他的理論被證明是錯誤的﹐他會作何感想時﹐愛因斯坦回答說：我會為上帝感到遺憾。這個理論是正確的。

GAUTAM NAIK