自由落体定律 伽利略怎么发现自由落体定律

2025-01-1201:20:19生活经验0

一项国际科学家合作的研究成果,为爱因斯坦广义相对论的基石之一——“自由落体普遍性”提供了迄今为止最为精确的验证。

“自由落体理论”可追溯至伽利略在比萨斜塔所做的实验。他通过实验发现,无论物体质量大小,它们在自由落体过程中都以相同的速度加速下落。这一原理成为了爱因斯坦广义相对论的核心内容。随着研究的深入,科学家们面临着量子力学与广义相对论之间的矛盾,以及暗物质和暗能量在宇宙构成中占据的主导地位之谜,这让一些物理学家对广义相对论作为万有引力终极理论的地位产生了怀疑。

最近在《天文学与物理学》杂志上发表的一项研究打破了这一僵局。科学家们发现,该理论同样适用于中子星等强大引力。中子星作为巨星坍缩后的核心,其内部了大量物质,而射电望远镜的精确观测为验证爱因斯坦的引力理论提供了可能。

此次研究由曼彻斯特大学、巴黎天文台、PSL、法国CNRS和LPC2E等多个机构合作完成。他们分析了位于索洛涅市中心的Nancay大型射电望远镜所记录的“PSR J0337 + 1715”脉冲星信号。这颗脉冲星虽然体积小,但质量却是太阳的1.44倍。其周围环绕着两颗白矮星,它们的重力场相对较弱,与地球和月球的关系类似。

尽管一些科学家曾担忧中子星等巨大星体的存在可能对自由落体的普遍性构成挑战,因为其质量主要由自身的引力决定。新实验结果却显示,即使存在这样的物体,自由落体的普遍性依然有效。曼彻斯特研究小组通过高精度追踪三颗恒星的位置变化,发现两颗白矮星和脉冲星都以相同的速度向第三颗白矮星加速,这再次验证了广义相对论的正确性。

研究小组指出,脉冲星的极端重力场与广义相对论的预测相差不到万分之一(置信度高达95%)。这一结果不仅是对自由落体普遍性的再次确认,也进一步支持了爱因斯坦的广义相对论。即使面对宇宙中复杂多变的物理现象和未知的挑战,广义相对论依然屹立不倒。