物理学家一直试图打破引力定律，为什么，进展如何？

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阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论的一项新测试再次证明了这位标志性物理学家的正确性，这一次，科学家们重新分析了2019年4月发布的著名的首次黑洞图片。

这张位于M87星系中心的超大质量黑洞的照片是首次直接观察到黑洞的影子——视界的印记，它是围绕黑洞奇点的球体，没有光线可以从中逃逸。爱因斯坦的理论根据黑洞的质量来预测事件视界的大小；而在2019年4月，已经很明显，这个阴影与广义相对论的预测非常吻合。

现在，使用一种新的技术来分析图像，制作图片的研究人员展示了阴影与理论的吻合程度。答案是：比太阳系中任何相对论测试都要好500倍。这一结果反过来又对任何试图调和描述大质量天体行为的广义相对论和预测极小天体行为的量子力学的理论提出了更严格的限制。

广义相对论的伟大成就是描述了万有引力如何在宇宙中运行：它如何将物体相互吸引；它如何扭曲时空；以及它如何形成黑洞。为了检验广义相对论，科学家们用这一理论来预测引力在某种情况下的作用。然后，他们观察实际发生了什么。经过多年的验证，预测与观测相符，广义相对论已经通过了检验。

但没有一个测试是完美的。观察太阳的引力如何沿着轨道拖拽水星，你就可以测量广义相对论引起的水星运动。但是望远镜无法测量到水星的纳米级运动。其他的力量，木星的引力，地球的引力和太阳风，等等，对水星的运动产生了难以与相对论分开的影响。所以每次测试的结果都是一个近似值，爱因斯坦的理论只是或多或少地被证明了。

广义相对论是完善的吗？随着观测的不断精确和细微，它会失效吗？

这种不确定性的大小，是值得科学家继续深入研究的。当科学家们一遍又一遍地测试广义相对论时，他们对爱因斯坦的想法施加了限制。这项工作之所以重要，是因为尽管广义相对论一直在通过测试，但物理学家们预测它最终会失败。

物理学家认为，广义相对论一定是不完整的，因为它与量子力学相矛盾。物理学家们认为，这种差异表明，在我们的宇宙中存在着某种更大的、包罗万象的机制，既描述了引力，也描述了量子世界，而这些都是他们尚未发现的。亚利桑那大学天体物理学家迪米特里奥斯·萨提斯在一份报告中说：“我们希望一个完整的引力理论不同于广义相对论，但有很多方法可以修改它。”。萨提斯是10月1日发表在《物理评论快报》上的一篇论文的主要作者，他是事件地平线望远镜（EHT）团队的一员，负责对M87黑洞的阴影进行成像。

在这项新的测试中，萨提斯和他的同事们使用计算机来生成M87黑洞的人造图像，该黑洞的引力在事件视界处较弱或更强。在引力减弱的情况下，他们问道，黑洞的视界是大是小？如果引力更强呢？然后，他们检查了有多少的可能来修改产生事件视界的大小与实际拍摄的M87的EHT图像相匹配。通过验证，他们发现实际与广义相对论的预测之间的差异太过微小，以至于无法在黑洞的模糊快照中显示出来。

亚利桑那大学天体物理学家费亚尔·厄泽尔说：“利用我们开发的测量仪，我们发现M87中黑洞阴影的测量尺寸使爱因斯坦广义相对论的修改空间缩小了近500倍。”，另一份研究报告的合著者和EHT科学家在声明中说。

他们考虑过的大多数重力作用的替代方法——违背爱因斯坦广义相对论的理论，并不适合这个新缩小的摇摆空间。

EHT的研究人员说，将来他们可能会进一步收紧这种摇摆空间。

EHT是一个遍布世界各地的射电望远镜网络，它们一起工作，产生超大质量黑洞的最清晰的图像。这些黑洞虽然很大，但太小太暗，任何一个望远镜都无法自行分辨。到目前为止，EHT在M87上发布了一张黑洞的图片。但是在我们的邻居中还有另一个更小的黑洞，EHT也将会将它描绘出来：人马座A*，银河系中心的超大质量黑洞。

由于EHT已经在这个更近的目标上训练了射电望远镜部队，他们改进了他们的理论技术，并在合作中增加了新的望远镜。

他们说，他们产生的下一幅图像将进一步约束广义相对论，或者他们会看到爱因斯坦根本没有预料到的事情。正是因为科学探索，永远有未解之谜等待人类去解答，所以一代一代科学家孜孜不倦地进行着更深入的探索。