光有重量嗎它受不受引力的作用這個問題曾引起許多著名物理學家的好奇心正由於對它不懈地思索促使愛因斯坦確立著名的廣義相對論而對這個問題的實驗考察又使廣義相對論的準確性得以驗證,光的重量問題還涉及現代天文學對星系及星系團的探索問題甚至改變了人類對物質甚至對整個宇宙結構的熟悉,早在300多年前牛頓曾經設想光是由粒子組成的他不僅用光的粒子性註釋反射和折射徵象還以為像一切物體那樣光也可能受到引力的吸引在引力場中是有重量的,庭院植物配置(庭院樹木種植方位風水)
,牛頓,1704年牛頓在他的光學一書中寫道物體能隔着一段距離對光有作用嗎這種作用會不會使光線彎曲當距離最小時這種作用也最強嗎雖然牛頓沒有進一步盤算但這一席話激起了人們對這一問題的興趣,一百年已往了1801年德國天文學家約翰索德納JohnvonSolder做了詳細的盤算他得出光線在太陽引力作用下的彎曲量可是這個量着實太小以致在那時找不到足夠準確的儀器也沒有那麼優良的照相裝備驗證這個效果險些是不能能的因而沒有引起人們的注重,另有另外一位對光線引力彎曲感興趣的人這就是英國著名的天文學家阿瑟愛丁頓他設想光線掠過太陽時就像一顆顆光粒子掠過太陽在太陽引力作用下這些粒子的軌跡會發生彎曲他行使牛頓引力理論舉行盤算所獲得的效果是在光線經由太陽之後光線彎曲09弧秒弧秒是角度單元1弧秒相當於0度這個數值仍然太小相當於光線流傳5千米只有一個拇指寬度的偏斜量,就在這一時期愛因斯坦確立了廣義相對論獲得了引力場方程憑證這個方程愛因斯坦也對光線受到太陽引力發生的彎曲舉行了盤算得出來的效果與愛丁頓的效果相同但這是愛因斯坦行使他最初誰人不完善的引力方程算出來的當愛因斯坦完善了他的引力場方程后所盤算出來的光線彎曲量比原來增大了一倍也就是18弧秒他建議天文學界對這一徵象舉行實地丈量仿效牛頓他也把這個觀察叫做光線稱重的實驗,
,愛因斯坦,愛因斯坦是一位具有特殊想象力的人這個光線稱重實驗設計得異常巧妙他把實驗室搬到天空實驗器械就是星球這樣能展示出引力對光線彎曲的偉大威力,
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還率領人類刷新了對宇宙的認知？" inline="0" class="aligncenter">,引力透鏡是強引力場中一種特殊的光學效應假設地球與一顆遙遠的天體之間恰好有一個強引力場天體三者差不多在一條直線上強引力場天體周圍的時空彎曲使遠方天體的光不能沿直線到達地球而使地球上觀察到的像偏離了它原本所在的偏向其效果類似於透鏡對光線的折射作用稱為引力透鏡效應,愛因斯坦還建議實驗應該在日食發生時舉行若是在日食發生時在太陽背後正好有一顆明亮的星由於被太陽遮擋人們看不到它然則太陽引力的作用就似乎透鏡能使那顆星發出的光線在經由太陽時彎曲彎曲后的光射向地球人們將能通過太陽這個引力透鏡看到這顆被蓋住的星,
,日全食時觀察太陽後面的目的原理圖,1917年正在英國劍橋的愛丁頓注重到愛因斯坦的建議他馬上意識到這一實驗的主要價值愛丁頓是一位卓越的天文學家不僅諳熟物理對數學也很醒目當天下上絕大多數物理學家還不能讀懂愛因斯坦的理論時他很快能讀懂更洞見出這一理論在物理學和天文學中的主要價值稀奇是當他得知愛因斯坦盤算出太陽引力彎曲值是他盤算值的兩倍時馬上意識到這個數據將是愛因斯坦對牛頓的挑戰驗證這個值正好能在兩個引力理論中判別哪一個是準確的,
,愛丁頓,這一挑戰也引起了英國天文學家格林威治天文台台長弗蘭克戴森的極大興趣他馬上主持組建了兩支天文丈量隊一支派往非洲西海岸的普林西比島另一支派往巴西北部的索布拉爾在1919年日食發生的前一個月兩支丈量隊劃分到達駐地1919年5月29日日食發生的當天丈量隊架設晴天文望遠鏡和照相裝備一次舉世矚目的天文學壯舉就這樣最先了,然而那一天並不順遂天公不作美在普林西比島雲將太陽遮住無法捕捉到太陽背後的星光我們架設好望遠鏡和照相裝備準備好最優良的照相底片目的照直瞄準一億多千米遠的太陽外面愛丁頓回憶道在那時我們什麼也做不了但我神秘地覺察似乎緘默的大自然和幽暗的大地被觀察者的呼聲和節奏器的嘀嗒聲所叫醒天空突然泛起事業我們終於獲得清晰的曝光,由於天氣欠幸虧普林西比島的觀察效果中只有兩張底片可以獲得丈量數據它們給出的效果是從遙遠星光發出的光線在太陽引力作用下彎曲了161弧秒與愛因斯坦的效果很靠近,
,實驗中其中一張可用的圖片,在巴西丈量隊的觀察天氣異常好他們的兩架望遠鏡都獲得了卻果一個效果是198弧秒另一個是09弧秒愛丁頓選擇了誰人大的效果他註釋說另一張底片異常模糊不足以提供有說服力的數據只管這種做法存疑英國皇家天文學會照樣接受了愛丁頓的做法,在昔時的9月實驗的效果陸續傳了出來9月22日亨德里克洛倫茲發電報把這一新聞告訴愛因斯坦愛因斯坦異常興奮物理學界也由於這一樂成受到了很大的震悅耳說德國著名的物理學家馬克思普朗克一夜沒睡焦慮地守候觀察效果是否能證實愛因斯坦的廣義相對論愛因斯坦厥後開頑笑說他要是真正明了了廣義相對論就會像我那樣上床睡覺去了,1919年11月6日英國皇家天文學會在倫敦舉行盛大慶典愛因斯坦的理論被證實的新聞正式公之於眾英國皇家學會會長諾貝爾獎得主JJ湯姆森莊重地指出這是人類頭腦史上最偉大的成就之一這一發現不是找到了一個伶仃的科學理論而是發現了科學頭腦的新大陸這是自牛頓查明引力定律以來和引力相關的最偉大發現,在1919年以前愛因斯坦就已經蜚聲天下當太陽的引力光線彎曲被證實后他溘然釀立室喻戶曉的民眾人物泰晤士報的頭版頭條以科學的革命宇宙的新理論牛頓的頭腦遭遇挑戰而被廢棄為題報道了皇家學會慶典的盛況,
,報道為讀者繪圖做出了註釋,在大西洋彼岸紐約時報更會造勢它的頭版頭條新聞的題目聳人聽聞天空中的光線都歪斜了為了更吸引讀者這篇文章中說事實上你所見到的星並不在你所看到的誰人地方實在這件事並不需要愛因斯坦的引力論稍加思索就可以知道來自幾萬幾百萬甚至上億光年的星光到達你的眼睛時它們早就不在你所看到的誰人地方了,德國也迅速做出了反映1919年12月14日德國一份著名的報刊以險些整版刊登愛因斯坦的照片和文章這篇文章的內容得體而莊重題目是天下史上的新星阿爾伯特愛因斯坦他的研究變化了我們對自然界的熟悉這一發現與哥白尼開普勒和牛頓相比肩兩年以後愛因斯坦獲得普魯士騎士稱謂相當於英國的爵士並獲得一枚普魯士獎章獎章有大塊懷錶那樣大有藍色和金色的緄邊裝飾着四個金色的皇冠和一個普魯士鷹但愛因斯坦從來沒有佩帶過它,引力透鏡效應的真正價值體現在半個世紀以後自20世紀70年月最先人們行使射電望遠鏡觀察發自脈衝星的無線電波無線電波不受太陽光的滋擾無須守候日食還可以在日間黑夜連續觀察大量的觀察效果不僅以很高的精度證實愛因斯坦的引力理論還進一步丈量到光線經由木星時的引力偏移木星對光線引力偏移量是太陽的1100這一數值又正好與愛因斯坦的理論效果相一致,從20世紀末到21世紀10年月光線引力透鏡效應已經是近代天文觀察不能缺少的手段以哈勃空間望遠鏡斯皮策紅外線空間望遠鏡及錢德拉X射線觀察台為首一個大型天文觀察目的正向宇宙深度進發,天文學家行使發自遙遠星系背後種種波段射線的引力偏移可以推斷遙遠星系的質量探索遙遠星系周圍重大的暗物質雲甚至發現更年輕星系的天生歷程由此推知宇宙星系形成初期的情景,在大尺度物質天下中光的重量是一個不能忽視的徵象也是左右宇宙結構的動因之一憑證愛因斯坦的引力論只要有物質存在無論時間照樣空間都要受到影響光線在引力場中的彎曲徵象就是這一影響的显示之一,部門圖片泉源於網絡,版權歸原作者所有,,泉源原點閱讀,,編輯荔枝yrLewis,
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