要想測(cè)試一下萬(wàn)有引力的存在是一件很簡(jiǎn)單的事。你只要從二樓的窗口邁出去，看看會(huì)發(fā)生什么事就知道了。測(cè)試阿爾伯特·愛(ài)因斯坦的重力理論——即廣義相對(duì)論則是一件非常麻煩的事。該理論告訴我們一個(gè)物體的重量與它周圍的時(shí)－空密切相關(guān)，不可分隔。雖然在太陽(yáng)系的范圍里，研究者們已經(jīng)證明了廣義相對(duì)論，要在宇宙范圍里證明它則面臨著更多的挑戰(zhàn)，這也就是一些丹麥的天體物理學(xué)家們現(xiàn)在正在做的事。

由哥本哈根大學(xué)尼爾斯·波爾研究所Radek Wojak領(lǐng)導(dǎo)的研究小組設(shè)計(jì)了一種試驗(yàn)，對(duì)一種廣義相對(duì)論的經(jīng)典預(yù)言進(jìn)行測(cè)試。該預(yù)言說(shuō)當(dāng)光從一個(gè)引力場(chǎng)逃離時(shí)，它將會(huì)失去能量。場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)，光遭受的能量損失越多。其結(jié)果，從一個(gè)星系團(tuán)——一個(gè)包含了數(shù)以千計(jì)的星系的巨大天體的中心逸出的光子要比從該星系團(tuán)邊緣逸出的光子失去的能量更大，因?yàn)樾窍祱F(tuán)中心地區(qū)的引力強(qiáng)度最強(qiáng)。所以，從星系團(tuán)中心發(fā)出的光比從星團(tuán)邊緣發(fā)出的光波長(zhǎng)更長(zhǎng)，在光譜上更偏向紅光的一端。這種效應(yīng)稱為引力紅移。

Wojtak和他的同事們知道在一個(gè)星系團(tuán)范圍內(nèi)測(cè)量引力紅移是很難的，因?yàn)檫@種效應(yīng)很小，并需要與星系團(tuán)里許多單個(gè)星系的由軌道速度引起的紅移，以及宇宙膨脹引起的紅移區(qū)分開(kāi)來(lái)。研究者們借助Sloan數(shù)字巡天系統(tǒng)，從8000個(gè)星系團(tuán)收集到的數(shù)據(jù)加以平均，來(lái)逐步深入研究問(wèn)題?！巴ㄟ^(guò)對(duì)星系團(tuán)中星系紅移分布的性質(zhì)的研究，而不是孤立地關(guān)注星系團(tuán)中單個(gè)星系產(chǎn)生的紅移，并希望以此方法來(lái)測(cè)量到引力紅移”，Wojtak解釋說(shuō)。

研究者們發(fā)現(xiàn)從星系團(tuán)發(fā)出的光產(chǎn)生紅移的程度與它們離星系團(tuán)中心的距離成正比，這與廣義相對(duì)論的預(yù)言是一致的?！拔覀兡軌驕y(cè)量出不同星系紅移之間的微小區(qū)別。從星系團(tuán)中央?yún)^(qū)域的星系發(fā)出的光必須‘匍匐’爬出引力場(chǎng)，而與此同時(shí)從處在邊緣的星系發(fā)出的光就要容易得多”。Wojtak說(shuō)。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)在Nature上作了在線報(bào)道。

除了對(duì)廣義相對(duì)論確認(rèn)之外，研究結(jié)果還對(duì)宇宙中的lambda冷暗物質(zhì)模型給予強(qiáng)力支持。這是一種早已普及的宇宙學(xué)模型，即宇宙里最大部分是由看不見(jiàn)的、與構(gòu)成恒星和行星的物質(zhì)互不干涉的材料構(gòu)成。這項(xiàng)測(cè)試結(jié)果同樣也支持了暗能量，那種推動(dòng)宇宙出現(xiàn)分裂的、令人難以捉摸的力。

Dawid Spergel——一位普林斯頓大學(xué)的天體物理學(xué)家——評(píng)論 Wojtak和他同事們的工作說(shuō)：“條理清晰地綜合了大量的檢測(cè)‘極其敏感效應(yīng)’的數(shù)據(jù)”。Spergel還說(shuō)：“對(duì)愛(ài)因斯坦來(lái)說(shuō)這是又一個(gè)勝利?！边@項(xiàng)星系團(tuán)測(cè)試支持這種說(shuō)法，我們生活在一個(gè)具有暗物質(zhì)和暗能量的奇怪的宇宙里，但對(duì)愛(ài)因斯坦的引力理論來(lái)說(shuō)，在大尺度范圍里也依然有效。