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阿尔伯特*爱因斯坦1905年狭义相对论:提出了空间和时间的新概念;1915年发表了广义相对论:加入“加速度”概念

在爱因斯坦之前,艾萨克·牛顿的定律被用来理解运动的物理学。1687年,牛顿写道,引力影响着宇宙中的一切。从树上拉下苹果的同样的重力使得地球围绕太阳运动。

1905年,阿尔伯特*爱因斯坦确定所有非加速观测者的物理定律是相同的,并且真空中的光速与所有观察者的运动无关。这就是狭义相对论。它为所有物理学引入了一个新框架,并提出了空间和时间的新概念

爱因斯坦花了10年时间试图在理论中加入加速度,并于1915年发表了他的广义相对论。在其中,他确定大质量的物体会导致时空扭曲,这种感觉就像引力一样

两个物体彼此施加吸引力,称为“重力”。艾萨克·牛顿爵士在制定他的三个运动定律时量化了两个物体之间的重力。两个物体之间的力量拉扯取决于每个物体的质量和两者之间的距离。即使地球中心将你拉向它(让你牢牢地躲在地上),你的质心也会拉回地球。但是更庞大的身体几乎感觉不到你的拖拽,而你的体重要小得多,你会发现自己因为同样的力量而坚定不移。然而,牛顿定律假设引力是物体的固有力量,可以作用于远处。

爱因斯坦在他的理论狭义相对论,决定了物理定律是所有非加速观察家一样,他表明,光的速度在真空中是相同的,无论在哪一个观测时的速度。结果,他发现空间和时间交织在一个称为时空的连续体中。对于一个观察者同时发生的事件可能在另一个观察者的不同时间发生

当他计算出他的广义相对论的方程时,爱因斯坦意识到大质量的物体在时空中造成了扭曲。想象一下,在蹦床的中心设置一个大体。身体会压入织物,导致织物凹陷。围绕边缘滚动的大理石将朝向身体向内螺旋,拉动的方式与行星的重力拉动太空中的岩石的方式大致相同。

引力透镜:大型物体(如黑洞)周围的光线会弯曲,使其成为后面物体的镜头。天文学家经常使用这种方法来研究大型物体背后的恒星和星系

爱因斯坦十字架是飞马星座中的类星体,是引力透镜的一个很好的例子类星体离地球大约80亿光年,位于距离4亿光年远的星系后面。星系周围出现了四个类星体图像,因为银河系的强烈引力使来自类星体的光线弯曲

引力透镜可以让科学家看到一些非常酷的东西,但直到最近,他们在镜头周围发现的东西仍然是相当静止的。然而,由于透镜周围行进的光采用了不同的路径,每行驶在不同的时间量,科学家能够观察到超新星发生四个不同的时间小号因为它是由一个大质量星系放大。

在另一个有趣的观察中,美国宇航局的开普勒望远镜发现了一颗死星,被称为白矮星,在二元系统中以一颗红矮星轨道运行。虽然白矮星的质量更大,但它的半径远小于它的伴星。

加州理工学院的Avi Shporer在一份声明中说:“这项技术相当于在3000英里外的灯泡上发现跳蚤,大概是从洛杉矶到纽约市的距离。”

水星轨道的变化:由于太阳周围的时空曲率,水星的轨道随着时间的推移逐渐变化。在几十亿年中,它甚至可能与地球相撞

围绕旋转物体的时空拖曳:重物体(如地球)的旋转应扭曲并扭曲其周围的时空。2004年,美国宇航局推出了重力探测器B GP-B)。经过精确校准的卫星导致内部陀螺仪轴随时间略微漂移,这一结果与爱因斯坦的理论相吻合。

斯坦福大学的Gravity Probe-B首席研究员弗朗西斯·埃弗里特在一份声明中说:“想象一下地球就好像沉浸在蜂蜜中一样。”

“当行星旋转时,它周围的蜂蜜会旋转,而且它与空间和时间一样.GP-B证实了爱因斯坦宇宙中最深刻的两个预测,对天体物理学研究产生了深远的影响。”

引力红移:物体的电磁辐射在引力场内略微伸展。想想紧急车辆上警报器发出的声波; 当车辆向观察者移动时,声波被压缩,但随着它移开,它们被拉伸或红移。被称为多普勒效应,在所有频率的光波中都会出现相同的现象。1959年,两位物理学家,罗伯特庞德和格伦雷布卡,在哈佛大学塔楼侧面射出放射性铁的伽马射线,发现由于重力引起的扭曲,它们的固有频率略低于它们的固有频率。

引力波:诸如两个黑洞碰撞之类的暴力事件被认为能够在时空中产生涟漪,称为引力波。2016年,激光干涉仪引力波观测台(LIGO)宣布它发现了这些告示指标的证据。

2014年,科学家宣布他们利用南极洲的宇宙河外偏振背景成像(BICEP2)探测器探测到了大爆炸留下的引力波。据认为,这种波嵌入宇宙微波背景中。然而,进一步的研究表明,他们的数据被视线中的灰尘污染。

“寻找这个非常早期宇宙的独特记录就像它令人兴奋一样困难,”欧洲航天局负责普朗克寻找宇宙波的太空任务的项目科学家Jan Tauber在一份声明中说。

LIGO在2015年9月14日发现了第一次确认的引力波。这对仪器基于路易斯安那州和华盛顿州,最近已经升级,并且在上线之前正在进行校准。根据LIGO发言人Gabriela Gonzalez的说法,第一次发现是如此之大,以至于团队花了几个月的时间进行分析才能说服自己这是一个真实的信号而不是故障。

“我们非常幸运,第一次发现它是如此明显,”她在2016年6月的228次美国天文学会会议上说。

一个第二信号点样于同年12月26日,并与它一起被提到的第三个候选人。虽然前两个信号几乎完全是天体物理学的,但冈萨雷斯表示,其中百万个信号中只有不到一个是其他信号 - 第三个信号只有85%的概率是引力波。

两个坚定的探测器一起提供了成对的黑洞螺旋向内和碰撞的证据。随着时间的推移,冈萨雷斯预计LIGO和其他即将推出的仪器将会检测到更多的引力波,例如印度计划的仪器。

“我们可以测试广义相对论,广义相对论已经通过了测试,”冈萨雷斯说。

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