谢选骏：引力透鏡是地球人的感觉

网文《引力透鏡》报道：

引力透鏡，引力場源對位於其後的天體發出的電磁輻射所產生的會聚或多重成像效應。因類似凸透鏡的匯聚效應，因而得名。引力透鏡效應是阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論所預言的一種現象，由於時空在大質量天體附近會發生畸變，使光線在大質量天體附近發生彎曲（光線沿彎曲空間的短程線傳播）。如果在觀測者到光源的視線上有一個大質量的前景天體則在光源的兩側會形成兩個像，就好像有一面透鏡放在觀測者和天體之間一樣，這種現象稱之為引力透鏡效應。對引力透鏡效應的觀測證明阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論確實是引力的正確描述。

簡介

有些情況下，起引力透鏡作用的天體是一個星系，它對光的彎曲作用能產生類星體或其他星系等更遙遠天體的多重像。有些天文學家認為，多達2/3的已知類星體可能由於引力透鏡效應而增加了亮度。研究引力透鏡對遙遠類星體光線的影響，有助於解決關於宇宙年齡和宇宙當前膨脹速率的爭論。

當銀河系中一個暗天體正好在一較遠恆星（如麥哲倫星雲中的一顆恆星）前經過，使得它的像短暫增亮，就是較小規模的引力透鏡效應。單個恆星造成的這種引力透鏡有時叫做「微透鏡（Microlensing）」。1979年，天文學家觀測到類星體Q0597+561發出的光在它前方的一個星系的引力作用下彎曲，形成了一個一模一樣的類星體的像[2]。這是第一次觀察到引力透鏡效應。1993年，天文學家利用微透鏡效應觀測到銀河系中存在一種暗物質（dark matter），稱做MACHOs（massive compact halo objects，緻密暗天體）。

現象

引力透鏡可以增亮背景天體，從另一方面說，背景天體也可以起個手電筒的作用把中間天體給「照亮」，大家可能有概念，星系和星系團的質量大部分是暗物質提供的，暗物質雖然不發光，但它的引力作用和我們常見的物質是一樣的，所以通過分析引力透鏡（尤其是引力透鏡弧）我們就能探知所有物質的質量分布，並非常準確地測量星系團等的質量。這種測質量的方法的優越性是不言而喻的： 不必做太多假設就能把所有物質的質量全包括進來。並且這一點對我們探測非常遙遠的天體和事件非常有利，包括高紅移的星系，類星體，伽瑪射線等等。它們發出的光線在穿越時空到達我們之前的漫漫長旅中，可能會在中間遇到星系或星系團，星系或星系團做為透鏡使得背景天體成了像。在這種情況下像可以有多個，有些像是增亮了，為我們研究背景天體和上百億年前的宇宙提供了機會。屬於不同像的光線偏折程度不盡相同，所以它們實際走過的距離是不一樣的，所以如果背景天體由於某種原因發生光變，幾個像之間的光變就有早有晚，通過分析這些像和時間延遲，我們還能得到對宇宙學的一些參數（比如哈勃常數）的限制。

應用

前面提到的都算比較強的引力透鏡現象了，實際上還有一種叫弱引力透鏡現象。弱的意思就是表現不出前面說的好幾個像，背景天體也基本上沒被增亮多少，就象是在沒引力場的情況下加了一點擾動。但是背景天體的形狀被稍稍拉長了一點點（專業術語叫切變），比如一個原本投影是圓的星系被稍微拉扁了一點兒。由於這種效應實在是太小了，而且星系本身也有圓有扁，所以我們要從大量的數據中做統計分析。這種分析能告訴我們星系裡物質（包括暗物質）是怎麼分布的，宇宙中物質分布起伏如何等等，還能對一些宇宙學參數給出限制。這對於我們研究宇宙密度的擾動譜和結構形成很有用。

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《地球上的透镜现象存在于宇宙，中国科学家研究出来两个已被证实

超新星爆发的能量和光亮能跟一个星系相比

萌熙月 - 太空舞步 (发行版).mp3

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SN Refsdal(雷夫斯达尔）超新星第六像的发现和精确预测，是引力透镜和广义相对论的再一次重大的肯定，也是对科学家长年探索最好的鼓励。这项重大发现，有力的证实了人类已经能够预测93.4亿年前，距离14亿光年以外发生超新星出现的位置和时间，从而证明了人类可以利用物理定律，确切的预言将来发生的天文景观。因为在宇宙这大范围下，物理定律要是出现一丝儿差错与改变，科学家都将不可能完成这个艰巨任务。

提出广义相对论的物理学家爱因斯坦

什么是引力透镜？

引力透镜是德国物理学家Albert.Einstein(阿尔伯特·爱因斯坦）提出的广义相对论预言的一种时空折射透镜效应，它的定义是引力场源对处于它后方的天体散发出电磁辐射而产生的集聚或多重成像现象。因为时空在质量巨大的天体周围会发生改变，让光在发生扭曲。假如观察者与光源之间有一个质量庞大的天体，在光源两边就会看到两个天体的像，就像在观察者和天体之间放了一面透镜，所以这个效应物理学家称为

引力透镜效应。

引力透镜效应是爱因斯坦的广义相对论的有力证明。

大质量的天体让时空发生弯曲

科学家与物理学家研究引力透镜效应能帮助解开对于宇宙年龄和宇宙目前膨胀速率的难题。

引力透镜现象出现的两个或几个成像的天体

1979年，天文学家第一次观测到引力透镜效应，类星体Q0597+561的光线在其前面的一星系引力下发生扭曲，生成了一个完全相同的星体的像。1993年，天文学家再次在微透镜效应的帮助下，成功的观测到了银河系中心的一种暗物质——MACHOs（致密暗天体）。当时银河系当中一暗天体恰好在一个比较远恒星前方路过，让它短暂的擦肩而过出现了明亮的光芒，这就是微透镜效应（单一恒星形成的这种引力透镜效应物理学称为”微透镜Microlensing“)。

引力透镜效应下出现的另一个像

中国对引力透镜重大的研究成果

中国天文台的博士生和科学家文中略带领的科研小组在国际巡天数据库SDSS中观测到了星系团强引力透镜系统，这是国内第一次在天文数据库中发现的引力透镜效应。国内科学家在理论的基础上研究引力透镜现象与宇宙学的运用，获得了国家自然科学二等奖。美国科研小组也公布了这个成果，并用光谱望远镜观测证实了2例引力透镜数据。

中国科学院天文台

国家天文台

科学家们曾预言了一个超新星出现的区域位置，2015年10月开始利用哈勃望远镜持续观察MACS J1149+2223星系团，等待啊等待，2015年12月11日，超新星旋转着优美的舞姿如约而来，令人兴奋的是，位置正好在预言的位置之上。

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网文《MACS 1149-JD星系》报道：

2012年9月20日，美国马里兰州约翰-霍普金斯大学(Johns Hopkins University)科学家率领的国际科研团队发现了这个名为MACS 1149-JD的星系。估计这个星系的形成时间仅比宇宙大爆炸晚不到2亿年，距地球132亿光年。

美国马里兰州约翰·霍普金斯大学（Johns Hopkins University）的科学家率领的国际科研团队通过美国宇航局的哈勃太空望远镜和斯必泽（Spitzer）太空望远镜发现这个星系。到2012年为止，科学家已经发现了100多个在宇宙诞生大约6.5亿至8.5亿年后形成的星系。而MACS 1149-JD星系的发现是一个重大的突破。该星系距离地球有132亿光年的星系，是迄今2012年发现的最遥远和古老的星系。 

 

科学家接收到的来自MACS 1149-JD星系的光，实际上是在宇宙形成的最早期阶段发出的。该星系的光线抵达美国国家航空航天局的空间望远镜之前已经旅行了132亿年之久。 

MACS J1149+2223的超星系团强大引力场使得周围时空发生扭曲，形成了巨大的“引力透镜”，使得一个背景星系的昏暗光线放大了15倍，该星系被认为很有可能是迄今为止发现的最遥远星系。 

意义解读

科学家认为MACS 1149-JD星系存在的宇宙时期是非常值得关注的，宇宙经历了一段被称为“黑暗时期”的演化阶段，在此之后宇宙诞生了第一批星系并出现了可见的星光。因此发现早期宇宙中的MACS 1149-JD星系打开了探索最深、最遥远宇宙历史的一个窗口。 

MACS 1149-JD星系或是最遥远的星系，未来的研究工作将涉及对该星系的观测，并希望发现早期宇宙中最早的天体以及宇宙的‘黑暗时期’是如何结束之谜。

技术说明

斯皮策红外空间望远镜和哈勃空间望远镜探测到的光线来自于年龄仅相当于现在3.6%的早期宇宙。从技术上看，该星系的红移值达到了9.6，即Z=9,6。当物体移动时发出的电磁波谱向红光方向移动，所体现的是该物体运动方向正远离我们，由于宇宙的膨胀，天文学家通常使用红移值或者来表示宇宙的距离，即哈勃红移，有些研究中也用退行速度来表征红移。科学家发现该星系不同与以往在早期宇宙中所观测到的天体，较为明显的是后者一般体现在单一波段上，但MACS 1149-JD星系则通过五个不同的波段进行观测。 

基于斯皮策红外望远镜和哈勃望远镜的观测数据，天文学家认为MACS 1149-JD星系的年龄小于2亿岁，而且质量和星系盘都较小，非常紧凑，只有我们银河系质量的1%。

谢选骏指出：所谓的“引力透鏡”其实不是宇宙的本相，而是地球人的感觉。地球人为了自己在地球的生存，不得不鼠目寸光，就像地下的鼹鼠一样。后来他凭借治疗近视眼老花眼的镜片展望外太空了，就被弄得晕头转向了。后来他又发明了“立此存照”的照相机，于是他发现了“时空扭曲”的“引力透镜”，于是更加狼狈不堪了。

网文《引力透镜效应》报道：

根据广义相对论，引力透镜效应就是当光在星系、星系团及黑洞等具有巨大引力的天体附近经过时，会像通过凸透镜一样发生弯曲，根据变化了的光线在光谱外波段呈现的不规则程度，可以推算发光星系的年龄和距离。 

引力透镜效应1979年，天文学家观测到类星体Q0597+561发出的光在它前方的一个星系的引力作用下弯曲，形成了一个一模一样的类星体的像。这是第一次观察到引力透镜效应。

引力透镜效应是爱因斯坦广义相对论所预言的一种现象，由于时空在大质量天体附近会发生畸变，使光线在大质量天体附近发生弯曲（光线沿弯曲空间的短程线传播）。对引力透镜效应的观测证明爱因斯坦的广义相对论确实是引力的正确描述。

在有些情况下，起引力透镜作用的天体是一个星系，它对光的弯曲作用能产生类星体或其他星系等更遥远天体的多重像。有些天文学家认为，多达2/3的已知类星体可能由于引力透镜效应而增加了亮度。研究引力透镜对遥远类星体光线的影响，有助于解决关于宇宙年龄和宇宙当前膨胀速率的争论。

当银河系中一个暗天体正好在一较远恒星（如麦哲伦云中的一颗恒星）前经过，使得它的像短暂增亮，就是较小规模的引力透镜效应。单个恒星造成的这种引力透镜有时叫做“微透镜”。1993年，天文学家利用微透镜效应观测到银河系中存在一种暗物质，称做 MACHOs（massive compact halo objects，致密暗天体）。

谢选骏指出：被拖出地球（地洞）的人类（鼹鼠）被宇宙所震撼，于是用广义相对论来描述自己的盲目经历——引力透鏡只是地球人的感觉。