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第4章 愛(ài)因斯坦的望遠(yuǎn)鏡(3)

愛(ài)因斯坦的望遠(yuǎn)鏡 作者:(美)艾弗琳·蓋茨


在當(dāng)年的11月6日,這些結(jié)果在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)和皇家天文學(xué)會(huì)于英國(guó)倫敦召開的一次聯(lián)合會(huì)議上公之于眾。這一消息立刻以驚人的速度,從科學(xué)期刊登上了各大報(bào)紙的頭條。

《泰晤士報(bào)》于11月7日發(fā)表了題為《科學(xué)的革命:新的宇宙理論:牛頓思想被推翻》的文章,并引用英國(guó)皇家學(xué)會(huì)主席約瑟夫·約翰·湯姆遜爵士(Sir Joseph John Thomson)的話,指出“我們對(duì)宇宙構(gòu)成的觀念必須從根本上改變”5。愛(ài)因斯坦關(guān)于空間和時(shí)間的顛覆性模型徹底得到了證實(shí),從這一刻起,他的名字成為了天才的同義詞。

神奇的效應(yīng)

太陽(yáng)——或更確切地說(shuō)是由它引起的時(shí)空彎曲——因此成為第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的引力透鏡。盡管這一鏡頭帶給了我們歷史性的視角——它的存在意味著對(duì)已知世界的全面顛覆——但引力透鏡作為宇宙學(xué)工具的真正力量,卻在埃丁頓爵士的考察成為頭條新聞之后很久,還無(wú)法得到充分的重視。和恒星位置的簡(jiǎn)單偏移相比,一個(gè)引力透鏡可以創(chuàng)造出更多超現(xiàn)實(shí)的圖像,還可以發(fā)現(xiàn)那些隱藏在我們視野中的暗物質(zhì)。

廣義相對(duì)論的時(shí)空彎曲可能會(huì)導(dǎo)致奇怪的光學(xué)效應(yīng),這一可能性在理論出現(xiàn)后幾乎立刻就被人們發(fā)現(xiàn)了——并很快被視為無(wú)用的理論結(jié)果。1912年,當(dāng)愛(ài)因斯坦仍然在努力完善他的新引力理論時(shí),就導(dǎo)出了描述恒星透鏡性質(zhì)的方程(見圖4—2)。他正確地認(rèn)識(shí)到恒星可以作為透鏡,來(lái)放大從更遠(yuǎn)的恒星(或其他光源)出發(fā)的光線,甚至在某些情況下產(chǎn)生單一光源的多重影像。但是,他沒(méi)有發(fā)表這些筆記(這時(shí)他仍然在使用不正確的彎曲角度值),而且也不知道他是否曾把這些想法告訴過(guò)他的同事。

埃丁頓爵士也很快理解了時(shí)空彎曲的這種潛質(zhì)。在啟程前往非洲之前,他就已經(jīng)注意到“圍繞一個(gè)粒子的引力場(chǎng)會(huì)起到一個(gè)會(huì)聚透鏡的作用”。6隨著這一想法的不斷深入,他還在1920年的科普著作《空間,時(shí)間與引力》7中,討論了在透鏡另一端出現(xiàn)“次級(jí)鏡像”的可能性。接下來(lái)在1924年,奧列斯特·奇沃爾松(Orest Chwolson)首先認(rèn)識(shí)到一個(gè)大型恒星所形成的透鏡,可能會(huì)使遠(yuǎn)方的恒星出現(xiàn)“虛假的雙星”圖像。同時(shí)他還提出,在適當(dāng)?shù)臈l件下,透鏡可能會(huì)把單個(gè)恒星的點(diǎn)光源變成光環(huán)。


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