科学家在「星系级」的尺度上,确认了相对论的正确性

新的观测结果达到了前所未有的精度。

Andy Yang
Andy Yang
2018年06月25日, 下午 03:01
爱因斯坦的广义相对论在地球与太阳系近邻的尺度上,已经多次被验证了正确性 -- 事实上,若不是因为对相对性的修正,像是 GPS 之类的服务是根本无法运作的。然而,我们都知道科学理论常常会在最大或最小的尺度上失效,像是牛顿力学在一般日常生活的环境下有着足多高的准确性,但当速度接近光速时就不够用了。

科学家对于相对论在极大的空间及时间尺度上是否会产生偏差也有疑虑,因此近来不停地在寻找方式做验证。最近一组由哈伯太空望远镜与地面的 VLT 望远镜的合作,便结合了两者的影像,分析一对从我们的角度看过去是重叠在一起的星系。挡在前方的星系依相对论会产生出「重力透镜」的效果,让后方的星系以极为扭曲的样貌投射在前方星系的边缘。

科学家通过前方星系边缘星体的公转速度,可以算出该星系的大略质量,以此推算出后面星系折射程度的理论值。与观测实际结果做比较,两者是相吻合的,误差值大约在 9% 之内 -- 虽然说 9% 看起来还是很高,但已经是现有技术的极限了。更重要的是,观测结果与预测值相仿,如果两者出现不同调的情况,乐观的说,这意味着描述宇宙大尺度的物理学要大幅改写(而且绝对会有人拿诺贝尔奖);悲观的说,则是我们对宇宙的了解还太肤浅,相对论有可能像牛顿力学一样只是一种未知所产生的「假象」,理论物理学家们要能拼凑出一种既兼容广义相对论,又能解释新的观测数据的理论,这可是超麻烦的啊!幸好爱老这轮又胜出了。

接下来研究学者们将继续用类似的方法搭配更精确的数据,寻求更进一步压低误差值。
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