能让光弯曲的引力得多大?

bdqnwqk7个月前问题13

有点天文知识的人都会知道黑洞这个名词吧,黑洞是看不见摸不着而事实上存在于宇宙之中的,它即看不见又摸不着的原因,就是因为它的强大引力造成的。

那它的引力到底有多大呢?它不但会把周围所有的恒星、行星、小行星、及星际介质等全部物质都吸入其中,并且通过它的或是在它周围的可见光,都逃脱不掉被吞噬的结果。强大的引力还会把它周围的空间拉弯,变得扭曲,光在扭曲的空间中通过传播也会发生扭曲。

当引力达到极限时,也就是说引力达到不能再大了的时候,空间也会扭曲到极限,光在扭曲达到极限的空间里通过时,就无法出来,这就是强大的引力不仅能让光扭曲,极限的引力还会让光在极度扭曲的空间困住光。这个引力的强大真的是难以想象,让人类叹为观止。不看不知道,一看宇宙真奇妙!

让光弯曲的不是引力约翰·惠勒,黑洞的概念提出者,有一句话很值得用到这里:“质量告诉时空如何弯曲,时空告诉质量如何运动。”

然后,我们需要明白的是,光没有静止质量,但爱因斯坦的相对论赋予了光动质量,而质量点(此处可以理解为光子)在弯曲的时空中运动,轨迹会受到时空弯曲的影响,就跟受到一个力一样;人们为了方便,管这个表现叫“引力”。

简单的讲,让光弯曲的不是引力,而是本来弯曲的时空,光运动的轨迹受到了影响而已。

大家需要注意的是,弯曲的东西,是时空,而不单单是空间。

地球上的例子如果放弃时间轴,我们可以举一个简化的例子,有一架飞机沿着地球的赤道向前飞行,在飞机的机长视野角度来看,飞机当然是一直向前划出一条直线前进的,但根据测地线原理,你可以看出,飞机当然不是以一条直线进行它的旅程,而是一段弯曲的弧线,贴合地球的表面。而我们理解的光的旅程,在宇宙中传递时,结合上时间作为第四维度,和我们飞机的轨迹,就是这段弯曲的旅程本身了。

回到题目本身,让光弯曲的引力有多大?爱因斯坦在1912年提出了有质量的物体可以弯曲周围的时空这一结论,但生活中的物体质量太小了,根本不足以达到弯曲光线的程度。那么找什么物体才合适呢?最少都需要一个太阳!如果太阳背后的星体发出来的光线经过太阳周围时被弯曲了,那么空间弯曲的结论就是正确的。但平时太阳实在太过明亮,我们需要日全食的时候,才可以开始做实验。最接近的下一次日全食,刚好是1914年8月21日。但因为一战的缘故,这次观测失败。

1915年,爱因斯坦修改后发表了新的引力场公式,并等待1919年5月29日西非的日全食来验证。此次观测由著名天文学家爱丁顿带队,他们成功拍摄了日全食及其背后天体光线的照片。经过几个月的数据分析,爱因斯坦的引力方程预言的太阳弯曲了周围空间并导致其光线偏移的数据完全符合观测数据。爱因斯坦从此一战封神!

从这里可以知道,最少都需要一个太阳这样的天体质量,才能让人类观测到时空弯曲。

引力透镜效应除了日全食之外,现在检验时空弯曲的最常用实验是——引力透镜效应。

1980年,天文学家观测到类星体Q0957+561发出的光,就是两个一模一样的类星体,这是人类第一次观测到引力透镜效应。

而现在,利用这种引力透镜效应,也成为当代天文学家观测大尺度范围内的暗物质的最好方法。大量暗物质充斥着整个宇宙空间,占整个宇宙质量的26.8%,而我们观测到的所有行星和星系加起来的普通物质只有4.9%。

简而言之,一切大质量的天体,无论可见物质还是不可见的暗物质,都能引起时空弯曲,造成光线偏折。

结语我们现在连全宇宙4.9%的部分都未能搞清楚,人类还任重道远啊。

我是猫先生,感谢阅读。