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驚人的宇宙時鐘滴答聲:當重力使時間本身變慢時,想像一顆超密集、城市大小的中子星,每秒旋轉數百次,像宇宙中最可靠的燈塔一樣發出超精確的無線電脈衝。現在想像這些脈衝穿越數千光年朝我們奔來——卻因重力的無形之手而稍稍延遲。這就是沙皮羅時間延遲的作用——愛因斯坦廣義相對論中最令人費解的預測之一,而我們現在可以用驚人的精確度來測量它:當這些毫秒脈衝星中的一顆完美對齊,使得它的脈衝必須掠過一顆巨大的伴星(通常是白矮星或另一顆中子星)時,脈衝會在嚴重彎曲的時空中繞道而行。光不僅僅是彎曲了路徑——它在穿越伴星質量所造成的重力“凹陷”時,實際上會變得緩慢。結果是?這些脈衝到達地球的時間比應有的晚了微秒。微秒聽起來微不足道,但當你面對精確到十億分之一秒的時鐘時,這微小的延遲就如雷聲般響亮。這麼強大的原因在於它的純粹性:沙皮羅延遲僅依賴於時空本身的曲率——不依賴於軌道運動,不依賴於恆星的組成,也不依賴於任何複雜的天體物理問題。這是重力直接與時間對話。脈衝星計時陣列和專門的觀測站將這些雙星系統變成了測試重力的最乾淨實驗室。這些測量與愛因斯坦的方程式驚人地一致——通常比百萬分之一的誤差還要好——使得曾經看似最精緻的替代重力理論無法立足。在最精緻的案例中,僅僅延遲的大小就讓天文學家在不需要其他假設的情況下測量伴星的質量。只需彎曲時空的幾何和宇宙時鐘的滴答聲。這些觀測結果是深刻的:它們顯示重力不僅僅是一種彎曲軌跡的力量。它重塑了時間的流逝——即使是光穿越難以想像的空間深淵。愛因斯坦最狂野的想法,通過死星耐心而有規律的心跳一次又一次地得到證明。
來源:NASA, ESA, 天體物理學期刊, 物理評論快報

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