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歷時16年!廣義相對論通過迄今最嚴苛測試

時間:2021-12-17 16:49:11 來源: 科技日報


歷時16年,廣義相對論通過迄今最嚴苛測試!一個國際科研團隊在最新一期《物理評論X》雜志上撰文指出,他們分析了2003年至2019年間遍布世界多處的7臺不同射電望遠鏡對雙脈沖星系統(tǒng)的觀測結果,證明了廣義相對論的正確,同時也將驗證精度推上新臺階。

1916年,阿爾伯特·愛因斯坦發(fā)表廣義相對論,徹底改變了人們對物理學和宇宙的理解。過去105年間,科學家對廣義相對論開展了多項測試,但迄今一直未能找到其破綻。最新研究是廣義相對論史上最雄心勃勃、最復雜的挑戰(zhàn)之一,也證明了其正確。

脈沖星是一種中子星或超致密恒星的“尸體”,其磁極會發(fā)射出強大的輻射束和粒子。研究小組稱,他們調(diào)查的兩顆脈沖星距地約2400光年,其中一顆每秒旋轉44次;而另一顆則每2.8秒旋轉一次。這兩顆脈沖星每147分鐘圍繞一個共同的質(zhì)心運行一次,在太空中的移動速度約為100萬公里/小時。

研究合作者、澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織的迪克·曼徹斯特在一份聲明中說:“此類天體的質(zhì)量比太陽多30%,但直徑僅為15公里。像這樣致密天體的快速軌道運動讓我們能夠測試廣義相對論的總共7個預測。”

曼徹斯特表示,鑒于新測試擁有廣義相對論測試迄今最高的精確度,他們除了驗證引力波和光的傳播外,還能測量“時間膨脹”(使時鐘在引力場中運行得更慢)的影響。

研究發(fā)現(xiàn),所有7個預測都得到了證實,所以廣義相對論仍然穩(wěn)如泰山,但這并不意味著研究人員應該停止尋找該理論的錯誤和破綻。

研究合作者、英國東安格利亞大學物理學家羅伯特·弗里德曼解釋道:“廣義相對論與量子力學所描述的基本力不兼容。因此,我們需要繼續(xù)對廣義相對論開展更嚴苛測試,看看該理論是否會分崩離析。”

弗里德曼強調(diào)稱,發(fā)現(xiàn)任何偏差都將是一個重大發(fā)現(xiàn),將為我們打開一扇新窗口,重新理解宇宙,也將有助于我們最終發(fā)現(xiàn)關于自然基本力的大一統(tǒng)理論。

總編輯圈點

作為最難懂理論里最著名的一個,廣義相對論向我們描述了宇宙中引力是如何發(fā)揮作用的。但它在量子力學占主導地位的原子尺度上是“崩潰”的,因此,科學家還需要在中等尺度上測試愛因斯坦理論的正確。現(xiàn)在科學家們使用世界各地的望遠鏡,完成了對廣義相對論迄今為止最具挑戰(zhàn)的測試,而結果表明,愛因斯坦一百多年前發(fā)表的理論,迄今仍然適用。 (記者劉霞)


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