新智元|宇宙版比萨斜塔实验，证明爱因斯坦相对论对极端天体同样适用
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新智元报道
编辑：梦佳、白峰 ， 元子
【新智元导读】在比萨斜塔上同时扔下两个中子星 ， 会同时落地吗？科学家们使用射电望远镜测量中子星如何绕着两颗白矮星运行 ， 这个系统与地球和月球如何绕着太阳运行类似 。 通过比较这两个星体的速度、运动和质量 ， 结果表明 ， 这三颗恒星都以同样的方式受到其重力场的影响 。 爱因斯坦又对了！
爱因斯坦的相对论又被证实了！
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在比萨斜塔上同时扔下两个中子星 ， 会同时落地吗？
答案是：Yes 。
最近 ， 天文学家们利用射电望远镜准确地观测到了脉冲星（中子星的一种）产生的信号 ， 以此来检验爱因斯坦的引力理论 ， 对这些极端天体依然有效 。
中子星顾名思义 ， 就是没有电子的巨大原子核 ， 直径一般10至30公里 ， 密度超高 ， 表面重力超过1×1012 m/s2 ， 最高可达到7×1012 m/s2 。
想象一下 ， 假设你的体重是60公斤 ， 那么在中子星上的重量 ， 最低都要60000亿公斤 ， 而最高可达420000亿公斤！它的压力和引力之强 ， 宇宙中只有黑洞能超越它 。
研究小组利用位于法国索洛涅市中心的 Nan?ay 大型射电望远镜记录分析了脉冲星「PSR J0337 + 1715」的信号 。
脉冲星 PSR J0337 + 1715是一颗中子星 ， 其核心的质量是太阳的1.44倍 ， 坍缩后是一个直径只有25公里的球体 。
这项发现发表在6月10日的《天文与天体物理学报Astronomy and Astrophysics》上 ， 证明了自由落体原理的普适性是正确的 。
【新智元|宇宙版比萨斜塔实验，证明爱因斯坦相对论对极端天体同样适用】
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这些测量数据由曼彻斯特大学、巴黎天文台ー 法国 CNRS 和 LPC2E (法国奥尔兰斯)以及马克斯普朗克电波天文研究所等合作记录下来 。
这颗脉冲星围绕着两颗白矮星旋转 ， 其中一颗白矮星围绕脉冲星旋转的周期只有1.6天 ， 它与脉冲星的距离约为水星与太阳距离的1/10 。 这个双星系统有点像太阳系中的地球和月球 ， 与第三颗星一起运行 ， 这颗星质量约为太阳的40% ， 他们之间的距离略远于地月系统与太阳之间的距离 。
通过比较这些天体的速度、运动和质量 ， 这项测试 ， 其实就是著名的15世纪伽利略比萨斜塔实验 ， 只不过是美化了的宇宙版！结果显示 ， 这三颗恒星都以同样的方式受到其重力场的影响 。
结论得出 ， 自由落体原理具有普适性 ， 从而进一步证明了爱因斯坦的相对论 。
自由落体原理的普适性指出 ， 落入引力场中的两个物体 ， 不论其构成如何 ， 都会经历同样的加速度 。 伽利略率先证明了这一点 ， 他将不同质量的物体从比萨斜塔顶部抛下 ， 同时落地 ， 不分先后 。
证明自由落体普适性的关键在于加速度是否保持不变
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首先我们来看一个理论物理中的概念 ， 等效原理 。
等效原理是广义相对论的基石 ， 也是一种普适性原理 。 这里所说「普适性」 ， 是指不同质量、不同材料的物体在任意尺度（如宏观、微观）、状态（如内部静止或转动）下 ， 用不同的研究方法测量都应该是成立的 。
根据等效原理 ， 落入引力场中的两个物体受到完全相同的加速度 ， 而与物体本身的组成无关 。 理论物理学家认为 ， 像中子星这样自身拥有强大引力场的物体也不例外 ， 不管它引力有多大 ， 物体在中子星的引力场中做自由落地运动时加速度是不变的 。
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