机器之心报道
编辑：小舟、张倩

经过一场历时 16 年的严格测试 ， 爱因斯坦广义相对论依然屹立不倒 。

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广义相对论是爱因斯坦在 1915 年完成、1916 年正式发表的重要引力理论 。 该理论在天体物理学中有着非常重要的应用：它直接推导出某些大质量 恒星会终结为一个黑洞 。
从 1916 年正式发表以来 ， 物理学界对于这一理论的实验验证就从未停止 。 其中 ， 东英吉利大学（UEA）和曼彻斯特大学的研究人员联合进行了一项长达 16 年的实验 。
这个国际研究团队通过遍布全球的七台射电望远镜观察一对脉冲星 ， 以此来进行一些迄今为止最严格的广义相对论测试 。 结果证明 ， 广义相对论经受住了考验 。
该研究于 12 月 13 日发表在《Physical Review X》杂志上 。 「过去 16 年里 ， 我们对双脉冲星的观测被证明与爱因斯坦的广义相对论惊人地一致 ， 精确程度在 99.99% 以内 。 」论文作者表示 。

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论文地址：https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.11.041050
尽管实验已经非常精确 ， 但论文作者之一、UEA 物理学院的 Robert Ferdman 博士还是提醒说：「尽管爱因斯坦的广义相对论已被证明非常成功 ， 但我们知道这并不是引力理论的最终定论 。 」
为什么要挑战广义相对论？
尽管广义相对论已经提出 100 多年 ， 但世界各地的科学家仍在努力寻找该理论中的缺陷 。 该研究团队认为广义相对论与量子力学所描述的其他基本力不兼容 ， 因此当前应该尽可能地对广义相对论进行最严格的测试 ， 以发现该理论的缺陷 。
研究者称：「广义相对论如果存在偏差 ， 将是一项重大的发现 ， 将为物理学打开目前对宇宙的理论理解之外的一扇新窗 。 这可能有助于我们最终发现关于自然基本力的统一理论 。 」

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实验是如何进行的？
在马克斯普朗克射电天文研究所 Michael Kramer 的带领下 ， 来自十个国家的国际研究团队对爱因斯坦的理论进行了迄今为止最严格的测试 。
该研究基于由团队成员在 2003 年发现的双脉冲星进行实验 ， 它是目前用来测试爱因斯坦理论最精确的实验室 。 尽管广义相对论是在这类极端恒星以及用于研究它们的技术都未知的时候构思出来的 。
Ferdman 博士介绍说：「脉冲星是一种高度磁化的旋转致密恒星 ， 它从其磁极发射电磁辐射束 。 」脉冲星的质量比太阳还大 ， 但它们的直径只有 15 英里左右 ， 因此它们的密度非常高 ， 它们产生的无线电波束像灯塔一样扫过天空 。
研究团队发现的双脉冲星由两颗脉冲星组成 ， 它们在短短 147 分钟内以大约 100 万公里 / 小时的速度相互环绕 。 其中一颗脉冲星（主星）旋转得非常快 ， 大约每秒 44 次 ， 而另一颗脉冲星（伴星）的自转周期约为 2.8 秒 。 它们围绕彼此的运动几乎可以用作完美的引力实验室 ， 可以在存在非常强的引力场的情况下测试引力理论 。
该研究测试了爱因斯坦理论的基石 ， 即引力波携带的能量 。 其精度是诺贝尔奖得主发现的 Hulse-Taylor 脉冲星的 25 倍 ， 是目前使用的引力波探测器的精度的 1000 倍 。
这些观测结果不仅与理论一致 ， 而且该研究还观察到了以前无法研究的一些现象 。
从发现双脉冲星系统开始 ， 乔卓尔 · 班克天文台的洛弗尔望远镜每隔几周就会对其进行一次监测 。 这种高质量和频繁观测提供了一个极好的数据集 ， 可以与来自世界各地天文台的数据相结合 。