什么是引力透镜效应?奇妙的爱因斯坦环,让你看到真实的时空弯曲( 三 )


一般来说 , 现代太空望远镜很能分辨1亿光年的单颗恒星 , 因此要寻找这种恒星都要依赖引力透镜效应 , 找到正好在这颗恒星中间的前置引力源 , 这种引力源形成的引力透镜一般都能轻易放大50倍 , 这样就能分清1亿光年距离的单颗恒星 。
什么是引力透镜效应?奇妙的爱因斯坦环,让你看到真实的时空弯曲
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而夹在LS1恒星中间的引力透镜 , 将这颗恒星放大了2000倍 , 加上哈勃望远镜比人眼分辨率提升6亿倍的强大功能 , 才让天文学家们看到了这颗恒星 。
根据人眼观测与光速的关系 , 看到越远的事物 , 就说明这个事物的历史越久远 。而引力透镜让人们看到130多亿光年的天体 , 因此可以认为这些天体是宇宙大爆炸初期的状态 , 也就是是宇宙的婴儿状态 , 对研究宇宙的演化过程起到了重大作用 。
现代物理学的两朵新乌云
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20世纪初 , 科学界曾经认为 , 人类的物理学大厦主体本来已经落成 , 只剩下一些装饰工作了 , 但出现了横在人们面前有两朵乌云:一朵是光的波动力学 , 迈克尔逊-莫雷实验结果和以太漂移说相矛盾;另一朵主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及热辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果 , 其中尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出 。
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爱因斯坦与普朗克
这两朵乌云让建立在牛顿经典力学和已形成的麦克斯韦电磁统一理论出现了危机 , 难道这些大厦将要倾倒或者拆掉重来?一时间物理学界笼罩在一片迷惑和惶惶中 , 爱因斯坦相对论和普朗克量子力学的诞生 , 让物理学大厦重新拨云见日 。
由此 , 相对论和量子力学成为现代物理学的两块最重要基石 , 物理学从经典走向了现代 。
现在 , 物理学又出现了两朵更大的乌云 , 而且是看不见摸不着 , 但却是让人感到无处不在的乌云 , 这就是暗物质和暗能量 。
什么是引力透镜效应?奇妙的爱因斯坦环,让你看到真实的时空弯曲
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在研究宇宙天体运行规律时 , 人们发现总会与理论有出入 , 而且出入还很大 。如在1933年 , 天体物理学家兹威基利用光谱红移测量了后发座星系团中各个星系的运动速度 , 发现这些星系速度弥散度极高 , 依靠星系可见质量的引力完全无法束缚这些星系 , 星系团早就分崩离析了 。
因此他指出 , 在这个星系团里一定有其他看不见的物质存在 , 经过测算 , 这种物质至少是可见物质的100倍以上 。后来科学家们发现这种现象在宇宙中带有普遍性 , 由此把这种看不见的物质命名为“暗物质” 。
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这样又出现了一个矛盾:如果我们宇宙普遍存在着暗物质 , 那相互之间引力就十分巨大 , 整个宇宙就应该呈现出收缩态势 。可是研究发现 , 宇宙还在加速膨胀 , 这个膨胀的力量是从何而来呢?这个力量也是看不见摸不着 , 于是科学家们把这种能量称为“暗能量” 。
这个暗能量有多大呢?经过宇宙膨胀与星系引力作用的一些复杂计算 , 人们得出了暗能量是暗物质的数倍之多 。现在科学界比较多普遍的认知是 , 在我们宇宙 , 恒星、星系、星际物质等可以观测的物质加起来只占宇宙总量的4.9% , 而暗物质所占比例为26.8% , 暗能量比例为68.3% 。