爱因斯坦|多亏了爱因斯坦的相对论,才有这样的10大认知( 三 )


围绕黑洞的这种物质摆动类似于爱因斯坦解释水星奇数轨道的方式 。 作为离太阳最近的行星 , 水星受到太阳的引力作用最大 , 因此其轨道方向围绕太阳缓慢旋转 , 从而产生摆动 。
8.引力波
约100年前爱因斯坦提出了称为引力波的时空波纹 , 但直到最近才实际观察到 。 2016年 , 激光干涉仪引力波天文台(LIGO)探测器的国际合作宣布了一个具有里程碑意义的发现:这项巨大的实验检测到引力波的细微信号 , 该引力波在两个黑洞合并的灾难性事件后已经传播了13亿年 。 这为科学领域中的多信使天文学打开了一扇可以研究引力波和光的崭新的大门 。
2017年 , LIGO宣布检测到该事件的引力波信号后 , NASA望远镜合作测量来自两个中子星合并的光 。 考虑到该事件的引力波仅在合并后的γ射线前1.7秒被检测到 , 在两次历经1.4亿光年 , 科学家得出结论 , 爱因斯坦在这些方面也是正确的:引力波和光波以相同的速度传播 。
9.太阳延迟无线电信号
行星探索航天器也表明爱因斯坦的广义相对论是正确的 。 航天器使用无线电波的形式通过光与地球通信 , 因此提供了巨大的机会来查看像太阳这样的大物体的引力是否会改变光的路径 。
1970年 , 美国宇航局的喷气推进实验室宣布 , 在1969年完成火星飞越的水手六号和七号已经使用无线电信号进行了实验 , 也印证了爱因斯坦的理论 。 水手六号和七号使用深空网络(DSN)进行了数百次无线电测量 。 研究人员测量了无线电信号从加利福尼亚州戈德斯通的DSN碟传播到航天器并返回所需的时间 。 正如爱因斯坦所预料的那样 , 由于太阳的引力 , 总往返时间有所延迟 。 对于水手六号 , 最大延迟为204微秒 , 虽然远远少于一秒 , 但几乎与爱因斯坦的理论预期完全一致 。
1979年 , 维京号着陆器沿着这些路线进行了更为精确的实验 。 然后 , 在2003年 , 科学家们利用NASA的卡西尼号太空船 , 以比维京号高50倍的精度重复了这类无线电科学实验 。 结论是 , 爱因斯坦的理论一直是正确的!
10.绕地球轨道运行的证明
2004年 , 美国宇航局发射了一种名为“引力探测器B”的航天器 , 该航天器专门用于在地球轨道上的活动以观察爱因斯坦的理论 。 从理论上讲 , 地球是一个旋转的物体 , 除了旋转引力会使光线扭曲之外 , 还应该在旋转时拉动周围的时空结构 。
该航天器有四个陀螺仪 , 并在地球绕两极运行时指向IMPegasi星 。 在这个实验中 , 如果爱因斯坦是错的 , 那么这些陀螺仪将始终指向同一方向 。 但是在2011年 , 科学家宣布 , 由于地球的引力 , 陀螺仪的方向发生了微小变化 , 这是由于地球引力所引起的 , 它拖曳了周围的时空 。
说到时间延迟 , 手机或汽车上的GPS全球定位系统需要依靠爱因斯坦的理论来保证准确性 。 为了知道你的位置 , 你需要一个接收器 , 例如你的电话、地面站和绕地球轨道运行的卫星网络 , 以发送和接收信号 。 但是根据广义相对论 , 由于地球的引力弯曲时空 , 卫星的时间移动速度比地球上的移动速度快 。 同时 , 狭义相对论会说 , 对于比其它物体移动快得多的物体 , 时间移动得更慢 。
当科学家们计算出这些引力的净作用时 , 发现卫星的时钟永远总是比地球上的时钟稍快一点 。 虽然每一天的差异约为百万分之一秒 , 但这种变化的确颇为重要 。 如果全球定位系统的技术没有设置这样的相对性 , 那么你的手机定位系统有可能将把你的位置定到超出几公里的距离!


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