爱因斯坦又对了 50亿光年外 星系在引力透镜下一分为二

当代人类文明在理解和利用自然规律方面取得了巨大的进展。从行星的运行轨迹到细胞的分裂过程，我们已经建立了一套完整的理论体系来描述这些现象。然而，鲜为人知的是，现代科学技术的一切成就实际上都是建立在一个世纪甚至更久前的理论基础之上。自从爱因斯坦提出广义相对论以来，基础物理学已经停滞了一个多世纪。即使在如今的航空航天和计算机领域，最常用的理论仍然是牛顿的万有引力定律和量子力学中关于半导体的一小部分知识。许多理论，包括相对论在内，至今仍未被转化为实际应用。

即使是相对论的预言，如引力透镜现象，至今仍在进行验证。科学家们通过研究黑洞、引力波、时间膨胀和质能方程等现象，一次又一次地领悟到爱因斯坦的伟大。然而，仍有一些预言只能在宇宙深处才能被观察到。

引力透镜是一种奇特的现象。在1979年3月，天文学家拍摄到了一张照片，照片中央是两颗外观和亮度都极其相似的类星体。然而，这两个类星体实际上是同一个物体。之所以会出现一变二的奇特现象，是因为这个类星体与地球之间存在一个巨大的引力源。

根据爱因斯坦广义相对论的预言，光线在经过大质量天体时会受到引力的影响，从而发生一定程度的偏折。因此，之前观测到的类星体一变二的情况，实际上是类星体发出的光在到达地球的途中被某个质量更大的天体的引力折射了，从而在几十亿光年的尺度上分裂成了两个完全相同的类星体图像。

要解决这种视觉上的干扰并不难，只需将观测波段从可见光转移到无线电波段。因为被折射出的另一个虚假类星体只能在可见光波段被观测到，它本身没有质量，也不会发射电磁波。因此，通过射电望远镜的观测，就能轻松区分出哪个类星体是真实的。

随着哈勃太空望远镜的升空，天文学家首次具备了在地球之外观测星空的能力。没有了地球大气的干扰，哈勃望远镜开始不断捕捉来自宇宙深处的高清图像，并将其传回地面控制中心。

正是在这个时期，引力透镜现象再次被发现。这次发现的引力透镜被天文学家称为爱因斯坦十字。它是由透镜星系两侧各有一个类星体组成的。当光线经过引力透镜时，光线会被引力弯曲，形成一个十字形的图案，类似于一个巨大的X，因此被称为爱因斯坦十字。

通过研究爱因斯坦十字和其他引力透镜现象，天文学家能够测量和推断出宇宙中的物质分布和质量分布。引力透镜现象提供了一种间接测量宇宙中暗物质的方法，因为暗物质不会与电磁波相互作用，无法直接观测到。通过观测引力透镜现象，科学家能够推断出暗物质对光线的影响，从而确定其存在和分布。

此外，引力透镜还可以用来测量宇宙的膨胀速率。根据爱因斯坦的方程和宇宙学常数，引力透镜现象提供了一种测量宇宙膨胀速率的方法，即哈勃常数。通过观测不同距离的引力透镜现象，科学家可以推断出哈勃常数的值，从而了解宇宙的膨胀速率和演化。

广义相对论揭示了宇宙中引力的奥秘，并提供了解释和预测宇宙中各种现象的理论基础。引力透镜现象作为广义相对论的预言之一，为科学家们提供了研究宇宙的窗口。通过观测和分析引力透镜现象，我们能够了解宇宙的结构、暗物质的分布以及宇宙的膨胀速率，进一步揭示宇宙的奥秘。