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宇宙时钟的惊人滴答声:当引力减缓时间本身时想象一下,一个超密集、城市大小的中子星每秒旋转数百次,像宇宙中最可靠的灯塔一样发出超精确的无线电脉冲。现在想象这些脉冲穿越数千光年朝我们飞来——却被引力的无形之手稍稍延迟。这就是沙皮罗时间延迟的作用——爱因斯坦广义相对论中最令人费解的预测之一,而我们现在可以用惊人的精确度来测量它:当这些毫秒脉冲星完美对齐,以至于它的脉冲必须掠过一个巨大的伴星(通常是白矮星或另一个中子星)时,脉冲会在严重弯曲的时空中绕个小弯。光线不仅在路径上弯曲——它在穿过伴星质量所造成的引力“凹陷”时实际上会减速。结果是什么?这些脉冲到达地球的时间比它们应该到达的时间晚了微秒。微秒听起来微不足道,但当你处理精确到十亿分之一秒的时钟时,这微小的延迟就像雷声一样响亮。使这一切如此强大的原因在于它的纯粹性:沙皮罗延迟仅依赖于时空本身的曲率——而不是轨道运动,不是星体的组成,也不是任何复杂的天体物理问题。引力直接与时间对话。脉冲星定时阵列和专门的天文台将这些双星系统变成了测试引力的最干净实验室之一。这些测量与爱因斯坦的方程式的精确度惊人——通常比百万分之一还要好——让曾经看似合理的各种替代引力理论沉默。在最精致的案例中,仅仅延迟的大小就让天文学家在没有其他假设的情况下称量伴星。只需弯曲时空的几何和宇宙时钟的滴答声。这些观察是深刻的:它们表明,引力不仅仅是弯曲轨迹的力量。它重塑了时间的流逝——即使是光穿越不可想象的空间鸿沟时。爱因斯坦最狂野的想法,通过死星的耐心、规律的心跳一次又一次地得到证明。
来源:NASA,ESA,《天体物理学杂志》,《物理评论快报》

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