4200光年外的三颗死亡恒星证实爱因斯坦的相对论

自爱因斯坦创立相对论一百多年来，科学家不断对这个理论进行测试。最近，天文学家通过观测一个十分奇特的恒星系统——PSR J0337+1715，进一步证实了相对论所预言的引力放慢时间以及弯曲空间。

PSR J0337+1715位于金牛座，距离地球4200光年。这个恒星系统中包含两颗白矮星和一颗中子星，它们都是恒星死亡之后所形成的天体。在这个恒星系统中，这颗中子星是一颗毫秒脉冲星，每秒自转大约366周。

根据广义相对论，一个物体的组成对引力作用没有任何影响，地球引力对铁球和羽毛的加速作用是一样的。这就是弱等效原理，大量的实验已经证实了这一原理。但强等效原理比弱版本更严格，并且更难测试。根据强等效原理，不仅不同的材料以相同的速度下落，而且在引力场中被束缚的能量也是如此，这意味着一个密度、质量非常大的物体应该和其他物体一样以相同的加速度下落。

在美国引力探测器、俄罗斯射电天文探测器和一对欧洲伽利略卫星的帮助下，相对论的等效原理在地球和轨道上被反复测试。另一方面，科学家还不能完全确定等效原理是否存在于宇宙中最极端的角落——中子星或者黑洞附近。通过观测PSR J0337+1715，荷兰阿姆斯特丹大学的天文学家Anne Archibald首次对此进行验证。

在PSR J0337+1715中，其中一颗白矮星和脉冲星以一个较近的距离（仅1个天文单位）互相环绕，它们会产生看不见但又强大的引力波。另一颗白矮星以一个较远的距离环绕另外两颗恒星运动，它会周期性地挡住它们发出的光。

就是这样的恒星系统能让科学家检验爱因斯坦的理论是否正确。通过观测脉冲星信号到达地球的时间间隔，天文学家确认脉冲星的信号存在延迟，结果高度吻合广义相对论的引力时间膨胀效应。这表明引力确实放慢了时间，空间确实被弯曲。天文学家表示，这个实验的精度比此前高了50至100倍。

虽然大量的高精度实验都能表明相对论的正确性，但这并不能消除相对论和量子力学之间的矛盾。或许在这两个理论的背后，还存在更为根本的理论，相对论和量子力学是这个理论在两种尺度下的高精度近似理论。