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爱因斯坦的引力理论通过了迄今为止最严峻的考验

根据爱因斯坦的广义相对论,巨大的物体,如星系,扭曲时空。一项新的研究报告显示,沃里克大学的

爱因斯坦的广义相对论已经通过了有史以来最艰难的飞行测试,伟大的物理学家在1916年提出的

广义相对论,认为重力是时空固有的灵活性的结果:大量物体扭曲了宇宙的结构,创造了一种围绕其他物体轨道的井。“KdSPE”“KDSPs”就像所有的科学理论,广义相对论都是可检验的预测。其中最重要的一条是“等价原则”,即所有物体都以相同的方式下落,不管它们有多大或是由什么构成的。[爱因斯坦的相对论解释(信息图表)]

的研究人员已经在地球上多次证实了等效原理,而且,著名的是,在月球上。1971年,阿波罗15号宇航员大卫·斯科特同时扔下一根羽毛和一把锤子;两人同时击中了灰色的月球泥土。(当然,在地球上,羽毛飞到地面的时间要比我们大气层中的锤子晚得多。)

但很难知道等效原理是否适用于所有情况——例如,当所涉及的物体密度或质量令人难以置信时。这个摇摆的空间给了其他引力理论的拥护者希望,尽管这些人仍然是少数。

这项新的研究可能会让他们的乐观情绪失去一些活力。一个国际天文学家小组在极端条件下测试了等效原理:一个由两个超致密恒星尸体(称为白矮星)和一个更致密的中子星组成的系统。

中子星是一种快速旋转的类型,称为脉冲星。这些奇异的物体之所以如此命名,是因为它们似乎以规则的脉冲发射辐射。然而,这只是一种观察效应;脉冲星从两极不断地发射出辐射,但天文学家的仪器只有当它们指向地球时才会接收到这些光束。由于脉冲星自转,它们可以以固定的间隔将两极指向地球。

这个被称为PSR J0337+1715的系统位于距地球4200光年的金牛座方向。脉冲星每秒旋转366次,与其中一颗白矮星在内部共同运行;这对白矮星每1.6个地球日绕一个共同的质量中心运行一周。这两颗行星与另一颗白矮星在一个327天的轨道上,它离地球很远。

脉冲星将1.4倍太阳质量的物质包入一个阿姆斯特丹大小的球体中,而内部白矮星则只有0.2个太阳质量,和地球差不多大。所以,它们是非常不同的物体,但是如果等价原理是在金钱上的话,它们也应该被外白矮星以同样的方式吸引。

研究人员通过监测脉冲星的无线电波发射来跟踪脉冲星的运动。他们用了六年的时间,使用了荷兰的韦斯特伯克综合射电望远镜、西弗吉尼亚的格林班克望远镜和波多黎各的阿雷西博天文台。

“我们可以解释我们开始观测以来中子星的每一个脉冲,”研究负责人安妮·阿奇博尔德,阿姆斯特丹大学和荷兰射电天文学研究所的博士后研究员在一份声明中说我们可以知道它的位置在几百米以内。这是一个非常精确的中子星过去和未来的轨迹。

违反等效原理会表现为脉冲星轨道的扭曲——中子星的路径和它内部的白矮星同伴的路径不同。这种畸变会导致脉冲星辐射到达一个比预期稍有不同的时间。

但是研究人员没有检测到任何这样的畸变。

如果有差异,它不超过百万分之三,”作者之一阿姆斯特丹大学(University of Amsterdam)的博士生尼娜•古斯凯亚(Nina Gusinskaia)在同一份声明中说:

“现在,任何拥有另一种引力理论的人都有一个更窄的可能性范围,他们的理论必须符合这个范围,才能与我们所看到的相符。”此外,我们在太阳系内和其他脉冲星的引力测试中,将先前最好的测试精度提高了10倍左右。

这项新研究今天(7月4日)在线发表在《自然》杂志上。

在Twitter@michaeldwall和Google+上关注Mike Wall。关注我们@Spacedotcom、Facebook或Google+。最初发表于太空

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