2015. 11, 是 愛因斯坦 發表 ” 廣義相對論 ( General relativity ) ” 一百週年的月份.
當月, 美國 NASA 網站有著一篇以 ” 上面照片 ” ⬆為主題的文章 ➡.
文章之初就寫到:
One hundred years ago this month,
Albert Einstein published his theory of general relativity,
one of the most important scientific achievements in the last century.
一百年前的這個月, 愛因斯坦發表了他的廣義相對論,
這是上個世紀最重要的科學成就之一.
因著這張由 ” 哈伯太空望遠鏡 ( Hubble Space Telescope ) ” 所拍攝的照片上,
宇宙中的星系團形成了看似笑臉的圖像,
其成因 ” 重力透鏡效應 ( Gravitational lensing ) ” , 印證了 愛因斯坦 的廣義相對論.
而文章的作者, 為此篇下了一個詩意中帶些童趣的標題:
Where Alice in Wonderland Meets Albert Einstein
愛麗絲夢遊仙境遇見愛因斯坦的地方
在今天這個屬於孩童的日子,
試著以天馬行空的想像, 感覺… 愛因斯坦…….
上個月底,
英國皇家天文學會 ( Royal Astronomical Society ) 發布了一則新聞稿:
天文學家發現一個質量為太陽的300億倍以上的 ” 超大質量黑洞 ” .
雖然愚人節剛過, 但這是個真實的天文發現. ( 有中央社新聞➡. 英國皇家天文學會新聞稿➡為證 )
而發現這個超大質量黑洞所運用的方法為 ” 重力透鏡效應 ( Gravitational lensing ) ” .
再一次, 在宇宙中, 看見愛因斯坦的身影…….
” 重力透鏡效應 ( Gravitational lensing ) “ ,
之前在寫到 ” 愛因斯坦環 ( Einstein Ring ) ” 時, 有約略學習到這個概念. ( 見另篇: ” In silence “➡ )
愛因斯坦 廣義相對論說,
質量龐大的物體, 會讓其周圍的時間和空間產生翹曲現象. ( 見另篇: ” 時空 “➡ )
根據廣義相對論, 在天文學上也觀察到,
當遙遠光源發出的光行經大質量天體 ( 如星系團 ) 周邊的空間時,
會受到該天體的重力場影響而產生偏折, 在另一端聚焦成像,
這就如同光線通過透鏡時會發生的現象,
因此我們將此效應稱為重力透鏡. (註1)
造成光線偏折的天體被稱為 ” 透鏡天體 “,
而光線在偏折聚焦後有可能形成光源的多重影像. (註1)
這種透鏡變形的一個顯著效果為 ” 放大 “,
讓我們能夠觀察到, 因為太遠或是太暗而無法看到的天體. (註2)
意即, 當來自遙遠物體 ( 如星系 ) 的光,
經過一個質量相當大的物體 ( 如星系團 ) 時,
光線會被巨大質量物體的重力扭曲或放大,
當光線被扭曲後形成環狀,
在天文學上, 稱為 ” 愛因斯坦環 ( Einstein Ring ) ” .
文章之初的影像為星系團 SDSS J1038+4849, 照片中的笑臉即是因著重力透鏡效應所形成 .
笑臉中, 兩隻橙色眼睛為二個明亮的星系, 白色鈕扣鼻子為另一個星系.
” 圓形臉孔 ” 的多條弧線和 ” 微笑 ” , 來自星系團背後的遙遠星系所發射的光,
當光線通過星系團時, 被星系團的巨大質量扭曲而形成弧線, 呈現出這 ” 微笑的臉孔 ” .
百年前, 愛因斯坦 發表廣義相對論時, 無法以科學上的觀察或實驗得到證明,
僅能以數學上的 ” 重力場方程式 ” , 呈現他對世界如何建構的想法.
半世紀後, 科學家相繼實驗證實 ” 時間翹曲 ” 和 ” 空間翹曲 ” 現象,
廣義相對論至今仍然是天體物理及宇宙學中, 建立天體星系運動模型以及宇宙演化模型的理論基礎. (註3)
愛因斯坦 曾經說過一句名言:
我想知道上帝是如何設計這個世界
( I want to know how God created this world. ) (註3)
一個小時候有著想要 ” 騎在光束上旅行 “ 奇妙想法的科學家, (註4)
一位因想像 ” 隨著重力的作用自由地掉下去… 掉下去… “ 而悟出 ” 等效原理 ” ( 廣義相對論的理論基礎 ) 的先行者, (註4)
愛因斯坦 曾回憶這一段悟出等效原理的思考過程, 他說, 那是他一生中最快樂的一個念頭. (註4)
隨著 愛因斯坦 天馬行空的想像,
擺脫慣有的習以為常, 理所當然, 讓思緒紛飛…….
發現, 屬於自己的 ” 相對論 ” …….
註1. 泛科學—人類也能擁有上帝視角，宇宙中的天然放大鏡：重力透鏡➡
註2. ESA ( European Space Agency ) ( 歐洲太空總署 ) 網頁: ” Gravitational Lensing “ ➡
註3. 出自 ” 相對的宇宙，愛因斯坦的困惑 ” 序言➡
註4. 出自 ” 相對的宇宙，愛因斯坦的困惑 ” 第 4 章第 1 節➡
註5. 本文之初照片出處➡