愛(ài)因斯坦又對(duì)了 50億光年外 星系在引力透鏡下一分為二

當(dāng)代人類(lèi)文明在理解和利用自然規(guī)律方面取得了巨大的進(jìn)展。從行星的運(yùn)行軌跡到細(xì)胞的分裂過(guò)程，我們已經(jīng)建立了一套完整的理論體系來(lái)描述這些現(xiàn)象。然而，鮮為人知的是，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的一切成就實(shí)際上都是建立在一個(gè)世紀(jì)甚至更久前的理論基礎(chǔ)之上。自從愛(ài)因斯坦提出廣義相對(duì)論以來(lái)，基礎(chǔ)物理學(xué)已經(jīng)停滯了一個(gè)多世紀(jì)。即使在如今的航空航天和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，最常用的理論仍然是牛頓的萬(wàn)有引力定律和量子力學(xué)中關(guān)于半導(dǎo)體的一小部分知識(shí)。許多理論，包括相對(duì)論在內(nèi)，至今仍未被轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用。

即使是相對(duì)論的預(yù)言，如引力透鏡現(xiàn)象，至今仍在進(jìn)行驗(yàn)證�？茖W(xué)家們通過(guò)研究黑洞、引力波、時(shí)間膨脹和質(zhì)能方程等現(xiàn)象，一次又一次地領(lǐng)悟到愛(ài)因斯坦的偉大。然而，仍有一些預(yù)言只能在宇宙深處才能被觀察到。

引力透鏡是一種奇特的現(xiàn)象。在1979年3月，天文學(xué)家拍攝到了一張照片，照片中央是兩顆外觀和亮度都極其相似的類(lèi)星體。然而，這兩個(gè)類(lèi)星體實(shí)際上是同一個(gè)物體。之所以會(huì)出現(xiàn)一變二的奇特現(xiàn)象，是因?yàn)檫@個(gè)類(lèi)星體與地球之間存在一個(gè)巨大的引力源。

根據(jù)愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的預(yù)言，光線(xiàn)在經(jīng)過(guò)大質(zhì)量天體時(shí)會(huì)受到引力的影響，從而發(fā)生一定程度的偏折。因此，之前觀測(cè)到的類(lèi)星體一變二的情況，實(shí)際上是類(lèi)星體發(fā)出的光在到達(dá)地球的途中被某個(gè)質(zhì)量更大的天體的引力折射了，從而在幾十億光年的尺度上分裂成了兩個(gè)完全相同的類(lèi)星體圖像。

要解決這種視覺(jué)上的干擾并不難，只需將觀測(cè)波段從可見(jiàn)光轉(zhuǎn)移到無(wú)線(xiàn)電波段。因?yàn)楸徽凵涑龅牧硪粋�(gè)虛假類(lèi)星體只能在可見(jiàn)光波段被觀測(cè)到，它本身沒(méi)有質(zhì)量，也不會(huì)發(fā)射電磁波。因此，通過(guò)射電望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)，就能輕松區(qū)分出哪個(gè)類(lèi)星體是真實(shí)的。

隨著哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的升空，天文學(xué)家首次具備了在地球之外觀測(cè)星空的能力。沒(méi)有了地球大氣的干擾，哈勃望遠(yuǎn)鏡開(kāi)始不斷捕捉來(lái)自宇宙深處的高清圖像，并將其傳回地面控制中心。

正是在這個(gè)時(shí)期，引力透鏡現(xiàn)象再次被發(fā)現(xiàn)。這次發(fā)現(xiàn)的引力透鏡被天文學(xué)家稱(chēng)為愛(ài)因斯坦十字。它是由透鏡星系兩側(cè)各有一個(gè)類(lèi)星體組成的。當(dāng)光線(xiàn)經(jīng)過(guò)引力透鏡時(shí)，光線(xiàn)會(huì)被引力彎曲，形成一個(gè)十字形的圖案，類(lèi)似于一個(gè)巨大的X，因此被稱(chēng)為愛(ài)因斯坦十字。

通過(guò)研究愛(ài)因斯坦十字和其他引力透鏡現(xiàn)象，天文學(xué)家能夠測(cè)量和推斷出宇宙中的物質(zhì)分布和質(zhì)量分布。引力透鏡現(xiàn)象提供了一種間接測(cè)量宇宙中暗物質(zhì)的方法，因?yàn)榘滴镔|(zhì)不會(huì)與電磁波相互作用，無(wú)法直接觀測(cè)到。通過(guò)觀測(cè)引力透鏡現(xiàn)象，科學(xué)家能夠推斷出暗物質(zhì)對(duì)光線(xiàn)的影響，從而確定其存在和分布。

此外，引力透鏡還可以用來(lái)測(cè)量宇宙的膨脹速率。根據(jù)愛(ài)因斯坦的方程和宇宙學(xué)常數(shù)，引力透鏡現(xiàn)象提供了一種測(cè)量宇宙膨脹速率的方法，即哈勃常數(shù)。通過(guò)觀測(cè)不同距離的引力透鏡現(xiàn)象，科學(xué)家可以推斷出哈勃常數(shù)的值，從而了解宇宙的膨脹速率和演化。

廣義相對(duì)論揭示了宇宙中引力的奧秘，并提供了解釋和預(yù)測(cè)宇宙中各種現(xiàn)象的理論基礎(chǔ)。引力透鏡現(xiàn)象作為廣義相對(duì)論的預(yù)言之一，為科學(xué)家們提供了研究宇宙的窗口。通過(guò)觀測(cè)和分析引力透鏡現(xiàn)象，我們能夠了解宇宙的結(jié)構(gòu)、暗物質(zhì)的分布以及宇宙的膨脹速率，進(jìn)一步揭示宇宙的奧秘。