天文学家接收到110亿年前的深空信号，爱因斯坦的预言再次应验

要说对现代物理学贡献最大的人，莫过于爱因斯坦。现代物理学的两大基石都与爱因斯坦有关，他独自一人创立相对论，并且也为量子力学的发展奠定重要基础。

作为爱因斯坦一生之中最令他得意的成就，广义相对论在提出100多年来，得到了越来越多精确实验的证实，例如，近年来直接发现了广义相对论在百年前的预言——引力波、黑洞。

不仅如此，天文学家接收到远在110亿光年外的深空信号，其传播速度为光速，这意味着它是在110亿年前发出的，结果证明爱因斯坦又对了。即便距离再怎么遥远，广义相对论仍然成立。这不禁让人们感叹爱因斯坦的伟大。

然而，由于广义相对论在当年太过超前，没有得到一系列可靠实验的证实，爱因斯坦并没有因此而获得诺奖，反倒是近年来验证广义相对论的物理学家获得了诺贝尔奖。那么，广义相对论究竟是什么理论？为什么110亿光年外的信号又能证明爱因斯坦是对的呢？

简单来说，广义相对论是一个研究引力的理论。说到引力，我们脑海中最先会想起的应该是牛顿的万有引力定律。牛顿的引力理论应用很广泛，它能描述天体运动，预言新行星的存在，而且还能用于火箭发射的轨道计算。

不过，万有引力定律是不完美的。由于引力作用，水星每绕太阳运行一周，轨道会出现明显的偏移，这就是水星轨道进动。通过万有引力定律，可以计算出进动速度，结果比观测者慢了每百年43角秒。

事实上，这个差异是很小的，100年才相差0.01194度。但物理学家知道，这种异常一定意味着什么。起初，物理学家猜测水星轨道内侧还有一颗未知的行星，它的引力摄动导致了这种异常。但经过一番搜寻，并没有发现未知行星，这意味着万有引力定律必然存在缺陷。

牛顿把引力描述为物体之间的相互吸引力，而爱因斯坦从截然不同的角度来描述引力。爱因斯坦认为，物体和能量会把原本平直的时空压弯，迫使物体和光子在弯曲空间中运动，所以引力被描述为几何效应。

爱因斯坦在提出广义相对论之后，很快就完美解释了水星轨道的反常进动。不仅如此，广义相对论还预言很多此前未知的引力效应和天体，其中包括引力时间膨胀效应、引力波以及黑洞。

如今，爱因斯坦在百年前所作出的这些预言都已经逐一应验，而且广义相对论也已经在导航卫星的时间校准上得到应用。不仅如此，就连110亿光年外的天体都能给爱因斯坦作证。

在宇宙中，星系、星系团都是质量巨大的结构，它们会造成空间的显著弯曲。如果遥远背景天体发出的光经过这些弯曲的空间，其行进路径将会发生偏转，前景天体就像放大镜一样增亮、扭曲、放大背景天体，这就是引力透镜效应。

在适当的情况下，背景天体会被扭曲成环状，形成著名的爱因斯坦环。天文学家已经发现了多个爱因斯坦环，其中最为罕见的是双爱因斯坦环SDSSJ0946+1006：

前景星系是位于30亿光年外的一个椭圆星系，其强大引力扭曲周围空间，让两个遥远背景星系的图像发生了严重的扭曲。内环是60亿光年外的星系，外环是110亿光年外的星系，这两个背景星系恰好位于前景星系的正后方，它们与地球几乎完美地排成一条直线，所以我们在地球上能够观测到十分奇特的双爱因斯坦环。