10个发现证明爱因斯坦对宇宙的看法是正确的,1个证明他是错的
1. 黑洞的第一幅图像

爱因斯坦的广义相对论将引力描述为时空扭曲的结果;基本上,物体的质量越大,它就越会弯曲时空并导致较小的物体朝它坠落。该理论还预测了黑洞的存在 - 巨大的物体扭曲时空,甚至连光都无法逃脱它们。

当研究人员使用事件视界望远镜(EHT)捕获了有史以来第一张黑洞图像时,他们证明了爱因斯坦在一些非常具体的事情上是正确的 - 即每个黑洞都有一个称为事件视界的不归路,它应该是大致圆形的,并且根据黑洞的质量具有可预测的大小。EHT的开创性黑洞图像表明这一预测完全正确。

2. 黑洞“回声”

天文学家再次证明了爱因斯坦的黑洞理论是正确的,因为他们在距离地球8亿光年的黑洞附近发现了一种奇怪的X射线模式。除了预期的从黑洞前部闪烁的X射线发射外,研究小组还检测到预测的X射线光“发光回波”,这些回波在黑洞后面发射,但由于黑洞弯曲时空的方式,从地球上仍然可见。

3. 引力波

爱因斯坦的相对论还描述了时空结构中称为引力波的巨大涟漪。这些波是由宇宙中质量最大的物体(如黑洞和中子星)合并产生的。物理学家使用一种名为激光干涉仪引力波天文台(LIGO)的特殊探测器,在2015年证实了引力波的存在,并在此后的几年中继续探测到数十个其他引力波的例子,再次证明爱因斯坦是正确的。

4. 摇摆不定的黑洞伙伴

研究引力波可以揭示释放引力波的巨大而遥远物体的秘密。通过研究2022年一对缓慢碰撞的双黑洞发出的引力波,物理学家证实,当它们彼此旋转得越来越近时,这些大质量物体在轨道上摆动或预动,正如爱因斯坦预测的那样。

5. “跳舞”的肺活量计明星

科学家们在研究了一颗围绕超大质量黑洞运行的恒星27年后,再次看到了爱因斯坦的岁差理论。在完成黑洞的两个完整轨道后,人们看到恒星的轨道以玫瑰花结模式向前“跳舞”,而不是在固定的椭圆轨道上移动。这一运动证实了爱因斯坦关于一个极小的物体应该如何围绕一个相对巨大的物体运行的预测。

6. “拖框”中子星

不仅仅是黑洞弯曲了它们周围的时空;死星的超致密外壳也可以做到这一点。2020年,物理学家研究了中子星在过去20年中如何围绕白矮星(两种类型的坍缩死星)运行,发现两个物体相互绕行的方式存在长期漂移。根据研究人员的说法,这种漂移可能是由一种称为帧拖动的效应引起的;从本质上讲,白矮星已经拉扯了足够的时空,随着时间的推移稍微改变了中子星的轨道。这再次证实了爱因斯坦相对论的预测。

7.重力放大镜

根据爱因斯坦的说法,如果一个物体足够大,它应该弯曲时空,使得物体后面发出的远距离光看起来会被放大(从地球上看)。这种效应被称为引力透镜,并已被广泛用于将放大镜举到深宇宙中的物体上。著名的是,詹姆斯韦伯太空望远镜的第一张深场图像利用46亿光年外星系团的引力透镜效应,显著放大了130多亿光年外星系的光线。

8.戴上爱因斯坦戒指

一种形式的引力透镜是如此生动,以至于物理学家忍不住把爱因斯坦的名字放在上面。当来自远处物体的光被放大成一个巨大的前景物体周围的完美光晕时,科学家称之为“爱因斯坦环”。

9. 不断变化的宇宙

当光在宇宙中传播时,它的波长以几种不同的方式移动和拉伸,称为红移。最著名的红移类型是由于宇宙的膨胀。(爱因斯坦提出了一个称为宇宙学常数的数字来解释他其他方程中的这种明显的膨胀)。然而,爱因斯坦还预测了一种“引力红移”,当光在离开由大质量物体(如星系)产生的时空洼地的过程中失去能量时,就会发生这种情况。2011年,一项对来自数十万个遥远星系的光的研究证明,正如爱因斯坦所建议的那样,引力红移确实存在。

10. 移动中的原子

爱因斯坦的理论在量子领域似乎也适用。相对论认为光速在真空中是恒定的,这意味着空间从各个方向看起来都是一样的。2015年,研究人员在测量围绕原子核向不同方向移动的两个电子的能量时,证明了即使在最小的尺度上,这种效应也是正确的。无论电子向哪个方向移动,电子之间的能量差都保持不变,这证实了爱因斯坦的理论。

11.对“幽灵般的远距离行动”有误?

在一种称为量子纠缠的现象中,链接的粒子似乎可以跨越比光速更快的距离相互通信,并且只有在被测量后才能“选择”一种栖息状态。爱因斯坦讨厌这种现象嘲笑它是“幽灵般的远距离行动”,并坚持认为没有影响可以比光速传播得更快,无论我们是否测量它们,物体都有一个状态。

在一项大规模的全球实验中,研究人员在世界各地测量了数百万个纠缠粒子,研究人员发现,这些粒子似乎只在被测量的那一刻才选择一种状态,而且不会更早。
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