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广义相对论揭示奇异宇宙

2021-07-30刘声远

大自然探索 2021年6期

刘声远

中子星把相当于太阳的质量压缩到一座城市大小(示意图)。

爱因斯坦刷新了时间和空间概念,他的理论所预测的无比奇异、无比宏大的宇宙挑战着人类想象力的极限。诞生在瑞士一家专利署、成熟于德国柏林的广义相对论,是根植于对引力更深层面的新理解而提出的、有关宇宙的一种开创性理论。

全新理论 引发骚乱

在广义相对论之前,牛顿引力论已经流行了近200年。牛顿认为,引力看起来就像是不同质量之间的互相拉扯。爱因斯坦则提出,空间和时间是被质量和能量扭曲的一个统一架构。天体扭曲时空架构,就像重物压在蹦床上。时空架构的曲率引导天体运动。由此,引力被爱因斯坦全新解释。

1915年底,在柏林的一系列演讲中,爱因斯坦描述了自己的广义相对论。但直到1919年的一次日全食,该理论才引起当时学者们的普遍关注。该理论预测,像太阳这样的大质量天体可能会把附近时空扭曲到足够程度,以至于本来直行的阳光被弯曲。这样一来,遥远恒星看起来就不是精确位于被预测的位置。在这次日食期间拍摄的照片,证实太阳的位置移动符合爱因斯坦的预测。当时一家大报对此给出的头条标题是“苍穹天光歪斜科学之人狂喜”。

10年后,广义相对论引起的轰动乃至骚乱仍在继续。当时,4500人蜂拥至位于美国纽约市的美国自然历史博物馆,欲倾听科学家对广义相对论的解释。由于前来的人数大大超过演讲厅可接纳人数,人群中发生骚乱,人们拳脚相加,还有人冲破铁门。……

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