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距地球50亿光年,爱因斯坦十字真的出现了!怎么理解这一现象?|地球|天文学家|宇宙|引力|数学家|星系|爱因斯坦十字|物理学家|相对论|科学家|超大质量黑洞|阿尔伯特·爱因斯坦

 依莲369 2023-04-04 发布于四川

随着人类社会的发展进步,我们对自然界的客观规律和真理有了更深刻的认识,更能理解现代物理学提出的各种现象。尤其是在天文研究的过程中,人类已经能够借助现代天文望远镜的帮助,逐步验证各种猜想

就像是在十七世纪初,伽利略通过自己自制的天文望远镜首次发现了木星卫星的存在,并由此推翻了天文学的“地心说”同观点。到了现代社会,再看前人的猜想,很多科学家其实已经做好了改正错误的准备。但谁也想不到,爱因斯坦几十年前就猜到的那个爱因斯坦十字架竟然真的存在。

爱因斯坦十字

很多人可能对爱因斯坦十字架不是很了解,甚至从来没有听说过它是什么。其实这个天文现象是天文学中“引力透镜效应”的有效例子之一。类似于爱因斯坦圆环和“宇宙笑脸”等,都是通过不同“镜头”展现的特殊空间现象天体

了解了这个现象,我们就可以讨论它的物理意义具体体现在哪里了。爱因斯坦十字架在1979年3月人类历史上首次被观测到。当时英国和美国的天文学家齐聚一堂观测

Q0957+561A和Q0957+561B这两个天体,并且通过对这两个天体的观测,我们可以看到爱因斯坦十字现象。

可是这个时候,别说是爱因斯坦提出的理论已经有六十多年了,就连爱因斯坦本人也已经去世20多年了。要知道爱因斯坦在世的时候,是没有机会去太空的,更没有机会观察太空。仅靠自己在地球上的学习和研究,就能判断出宇宙的一些基本规律,这对99%以上的科学家来说是不可能的

这几年,玛雅文化闹得沸沸扬扬,关于2012年的世界末日的预言更是层出不穷。最后还出来什么地方怎么灭的理论,简直让人啼笑皆非。

但是如果有一天,突然有人告诉你这是真的,而且真的发生了,你会怎么想?英国和美国的科学家们在第一次看到爱因斯坦十字架的时候,他们内心的想法可能就是这种

亲身感受到预言成功的感觉。

另外,爱因斯坦十字架的出现有力地证明了引力透镜效应的真实性,这也说明

广义相对论比引力更适合在太空中使用。如果可以利用引力透镜成像观察其他天体、行星或超新星的变化,那么人类自然就能感知到更多宇宙的奥秘。

这个有点类似于我们学过的“小孔成像”的原理。针孔成像主要是通过小孔,而引力透镜效应是

通过恒星或星系的引力使光线发生扭曲然后再次传输

另外,两者的参照系也不一样。在爱因斯坦的广义相对论中,所有的参照系似乎都在另一个层面上。如果用地球固有的思维去理解爱因斯坦想表达的意思,自然是无法实现的。而这也不得不由衷佩服爱因斯坦。虽然他和普通人一样生活在地球上,但是思维水平是普通人无法企及的

广义相对论

科学家在距地球50亿光年外拍到了爱因斯坦十字,那么我们应该如何理解这种现象呢?或者说,爱因斯坦十字架背后的引力透镜效应将如何帮助人类社会?这一切都始于广义相对论。

在广义相对论之前,万有引力一直是用来解决地球和外层空间所有天体和天体现象的重要定律。但随着时间的推移,人们发现万有引力并不能完美解释所有相关现象。于是乎,发现和验证新的相关说法就成了所有科学家最重要的事情。

广义相对论刚提出时,别说普通人,很多科学家都接受不了。尤其是对于那些断定物理学的发展即将走到尽头的科学家来说,广义相对论就像是让他们重新认识世界。虽然不会推翻之前的所有规律,但顽固狂妄的思维模式终于被打破了

那么我们普通人应该怎么理解广义相对论呢?其实答案很简单,就是扩大坐标系和参考系,开阔思路。在传统物理学中,当我们要研究某一物理量单位时,总是以同一物理量单位的另一个量作为参考。但是,在研究天体规律和广义相对论时,显然不能这样判断。

举个简单的例子,我们在研究地球运动的变化时,不能只从地球本身的变化入手,而是应该把加入月球、太阳甚至太阳系整个学习。只有这样,才能更好地理解天体的变化规律和地球运动的变化图像。

理解广义相对论也是如此。在广义相对论中,提到大质量天体会使周围的时空发生弯曲。我们之所以能看到光,正是因为光完全是从头顶射向我们的。不仅是光,其他所有物质都会受到扭曲的影响,进入天体的“影响范围”。对于黑洞这样的特殊天体,最重要的原因是的扭曲率太强,以至于光线无法从逃逸。

为了更好的理解这一点,我们可以把乒乓球网挂在空中,这样网就不会被拉长,也不会掉网。这时候,当我们把乒乓球和棒球放入球网时,我们会发现,球网不可避免地会弯曲,而且两者的弯曲程度是不同的。虽然在地球上,这样的现象纯粹是由于重力的影响。但在空间中,这种状态其实类似于真实的

时空表征。

值得一提的是,人们之所以对引力做出错误的判断,主要是因为引力所表现出来的现象与这种时空现象太相似了。如果不是某些天体的错误,爱因斯坦或许不会想到扭曲时空的概念,更不会提出人类物理学里程碑式的广义相对论。

引力透镜效应

了解了广义相对论后,引力透镜相关的问题自然就很容易理解了。事实上,在爱因斯坦提出广义相对论时,就对引力透镜效应以及一系列可能的现象进行了推测。只是当时爱因斯坦认为,星体的引力场太小,对光的影响太小,不会出现类似透镜的现象,所以没有。t深入研究

直到1937年,美国天文学家兹维基提出,既然恒星不能充当透镜物体,那么星系的引力是绝对充足的。在这样的情况下,只要人类作为观察者,作为透镜天体的星系与发光天体处于同一角度自然可以观察到引力透镜现象

像这次哈勃望远镜观测到的爱因斯坦十字,以某一个星系为透镜对象。它的影像距离地球五十亿光年,也就是说透镜星系距离我们五十亿光年,而实际的发光天体距离地球大约九十亿光年。

之所以会出现这个特殊的十字,是因为在透镜星系的两侧都有一颗亮星,属于同一个类星体。当光线穿过透镜星系时,两个对称的双像会自然形成,这就是爱因斯坦十字。

这一现象可能很多人难以理解,但只要把透镜状星系看成一面镜子,人类和发光星系就被看成是镜面两边的“粒子”透镜星系很好。如果在地球上实验这种现象,那么我们也可以通过光源、镜头、人类的观察接受来判断这一切。在太空中,哈勃望远镜是我们人类的“眼睛”,接收到“现象”后,将信息传递给人类

宇宙奥秘

广义相对论提出后,人类对宇宙有了新的认识,时空概念涵盖了相关引力定律。从某种意义上说,重力根本就不是一种力,而是一种表象。只是基于人类目前对宇宙的认知,万有引力定律更容易帮助人类更好地认识宇宙

在浩瀚的宇宙中,无论是爱因斯坦的十字架、爱因斯坦圆环还是“宇宙笑脸”,其实都是一些特殊的现象。通过对宇宙更深入的了解,我们了解了为什么会形成这些现象。而面对很多还不明朗的事情,我们只需要继续努力发展科研就可以了

其实今天人类认识宇宙的过程其实和几千年前人类认识地球的奥秘是一样的。尤其是在远古时期,人类的祖先就懂得用火来帮助驱赶野兽,但那火焰是如何产生的,却无人能明了。

幸好,随着时间的流逝,时代的变迁,人们逐渐从表象、性质到原理,对一切不为人知的事物进行分析和理解。就像前人无法理解的火焰在燃烧,现在已经成为常识,这就是人类的进步。

宇宙都是一样的。当我们研究爱因斯坦十字和类似的天文科学现象时,我们或许也能从表象、本质和原理上更好地认识宇宙。如果地球是一个低层的生命家园,那么在未来的某一天,我们一定能够进入更高层的生命家园。到那时,所有现在困扰我们的现象也将迎刃而解。结论

在未来的空间科学研究中,科学家们推测主要有以下三个研究方向,分别是猜想、类比和推理。猜测可能出现的宇宙现象,比较宇宙空间与地球空间的区别,推断宇宙未来的发展变化。只要这三个方向合理、稳定地进行,那么宇宙的奥秘就一定会呈现在人类的面前

牛顿曾经说过:“如果我说我看得很远,那是因为我站在巨人的肩膀上”。在现代科学研究中,无论是牛顿的万有引力还是爱因斯坦的相对论,都在为我们的前进铺路。爱因斯坦的十字架是前人的猜测,现在能证明它真的存在,说明理论研究的方向是正确的

只要人类沿着科学家的道路不断追寻,更多无法理解的科学之谜将不再是谜。在现代天文学中,相对论也对一些特殊天体一头雾水,也许在之后更深刻清晰的规律或推论出现,特殊天体就没有了再特别一点

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