愛因斯坦創造了新宇宙
在他的廣義相對論中，阿爾伯特·愛因斯坦重新發明了空間和時間，預言了一個如此奇異和宏大的宇宙，以至於挑戰了人類想像力的極限。誕生於瑞士專利局的一個想法在柏林演變成成熟的理論，提出了一幅全新的宇宙圖景，植根於對引力的新的、更深入的理解。統治了近兩個世紀的牛頓的品質似乎相互拉扯的觀點已經過時了。相反，愛因斯坦將空間和時間呈現為一個被質量和能量扭曲的統一結構。根據廣義相對論，物體像重物放在彈跳床上一樣扭曲時空結構，而結構的曲率引導它們的運動。有了這種洞察力，引力就得到了解釋。
愛因斯坦提出了他的廣義相對論1915 年底在柏林舉行的一系列講座中。但直到 1919 年的一次日食才引起了所有人的注意。他的理論預測有一個巨大的物體？說，太陽？可以扭曲附近的時空，足以使光線從其直線路徑彎曲。因此，遙遠的恆星將不會完全出現在預期的地方。日食期間拍攝的照片證實了位置變化與愛因斯坦的預測相符。 ？科學家或多或少是熱衷的，？宣布了紐約時報標題。十年後，還有一個故事科學通訊, 的前身科學新聞，寫了？理解愛因斯坦理論的暴動.?顯然，必須增派警察來控制 4,500 名「衝破鐵門、互相毆打」的人群。在紐約市的美國自然史博物館聆聽廣義相對論的詮釋。
1931 年，第一位獲得諾貝爾科學獎的美國人、物理學家阿爾伯特·A·邁克爾遜 (Albert A. Michelson) 稱該理論為「科學史上前所未有的科學思想革命」。
儘管我們今天將所有的占卜能力歸功於愛因斯坦，但他卻是個不情願的占卜者。我們現在知道，廣義相對論所提供的遠比愛因斯坦願意或能夠看到的要多得多。 “這是一種截然不同的看待宇宙的方式，”紐約市西蒙斯基金會熨斗研究所的天體物理學家大衛·斯佩格爾說，“它產生了一些愛因斯坦本人不想接受的瘋狂含義。”更重要的是，斯佩格爾（科學學會榮譽委員會成員、《科學新聞），“廣義相對論最瘋狂的方面都被證明是正確的。”
“[廣義相對論]有一些愛因斯坦本人不想接受的瘋狂含義。”
天文物理學家大衛·斯佩格爾
原本偽裝成安靜、靜態、有限的地方現在變成了一個充滿活力、不斷擴張的競技場，裡面充滿了空間彎曲的野獸。星系聚集在超星系團中，其規模遠大於 20 世紀以前專家所考慮的任何星系。在這些星系中居住著不僅是恆星和行星，而且還有一個充滿奇異物體的動物園，說明了廣義相對論的怪異傾向：中子星，它將一顆胖恆星的質量包裝成一個城市的大小，以及黑洞，扭曲時空如此強烈以至於沒有光可以逃脫。當這些龐然大物碰撞時他們震動時空，爆發出巨大的能量。我們的宇宙是暴力的、不斷發展的，充滿了科幻小說般的可能性，這些可能性實際上直接來自廣義相對論。
“廣義相對論為我們開闢了一個巨大的舞台，供我們觀察、嘗試和玩耍，”加州大學柏克萊分校的天文物理學家 Saul Perlmutter 說。來自宇宙在其一生中發生巨大變化的想法？ 「宇宙一生的想法根本就是一個奇怪的概念，」他說？宇宙正在膨脹的想法，宇宙可能崩潰並終結的想法，甚至可能存在其他宇宙。 “你會意識到這個世界可能比我們想像的更有趣。”
廣義相對論已成為當今理解宇宙的基礎。但目前的情況還遠遠未完成。還有很多疑問神祕物質和力量，關於開始和結束宇宙，關於大網格的科學如何與量子力學，非常小的科學。一些天文學家認為，回答其中一些未知問題的一條有希望的途徑是廣義相對論最初未被充分認識的另一個特徵？這彎曲光的力量可以放大宇宙的特徵。
今天的科學家繼續探索廣義相對論，尋找他們可能遺漏的線索。耶魯大學天文物理學家普里亞姆瓦達·納塔拉詹 (Priyamvada Natarajan) 表示，廣義相對論現在正在以前所未有的精確度進行測試。 “廣義相對論擴展了我們的宇宙觀，然後讓我們更加關注宇宙，然後扭轉局面並說，“現在我們可以更強有力地測試它。正是這個測試出現裂縫這很可能會被修補，也許會發現更戲劇性的裂痕，為更全面的情況指明道路。
因此，在廣義相對論問世一個多世紀之後，還有很多事情可以預測。宇宙可能會變得更加狂野。
？伊莉莎白·奎爾
黑洞是真實存在的
就在愛因斯坦揭示廣義相對論一個多世紀後，科學家們透過視覺證實了其中最令人印象深刻的野獸之一。 2019年，全球望遠鏡網路揭示了一個巨大的時空扭曲，以至於任何東西，甚至光，都無法逃脫它的網羅。事件視界望遠鏡發布了第一張位於 M87 星系中心的黑洞影像。
？馬薩諸塞州韋斯特福德麻省理工學院海斯塔克天文台的天體物理學家秋山一典 (Kazunori Akiyama) 說道，他領導了製作這張圖像的團隊之一。 “我有點期待我們可能會看到一些異國情調的東西，”秋山說。但看完第一張圖片後，“天哪，？”他回憶道，“這完全符合我們對廣義相對論的期望。”
？我的天啊，？秋山一典回憶起看到第一張黑洞影像後的想法。 “這完全符合我們對廣義相對論的期望。”
長期以來，黑洞只是數學上的好奇心。直到 20 世紀下半葉，才有證據顯示它們確實居住在太空中。這是物理學史上常見的故事。一些理論家的方程中的一個奇怪現象指向了一種以前未知的現象，這引發了對證據的探索。一旦獲得數據，並且如果物理學家運氣好的話，搜尋就會讓位於發現。
就黑洞而言，德國物理學家卡爾·史瓦西(Karl Schwarzschild) 於1916 年在愛因斯坦提出廣義相對論後不久，提出了靠近單個球形質量（例如行星或恆星）的愛因斯坦方程式的解。史瓦西的數學揭示了質量相同但尺寸越來越小的恆星周圍時空曲率有何不同？換句話說，恆星變得越來越緊湊。透過數學計算，質量可以壓縮到多小。然後在20 世紀30 年代，J. 羅伯特·奧本海默(J. Robert Oppenheimer) 和哈特蘭·斯奈德(Hartland Snyder) 描述瞭如果一顆大質量恆星在自身引力作用下坍縮，體積縮小到超過臨界尺寸，會發生什麼事？今天被稱為「史瓦西半徑」？ ？達到了它的光永遠無法到達我們的地步。不過，愛因斯坦？和大多數其他人？懷疑我們現在所說的黑洞在現實中是合理的。
這術語？首次出現在印刷品中科學通訊。這是 Ann Ewing 1964 年報導的故事，當時她正在報道美國科學促進會在克利夫蘭舉行的一次會議。這也是關於黑洞存在的暗示開始出現的時間。描述它們在科學通訊作為“最遙遠、最亮、最猛烈、最重和最令人費解的光和無線電波源。”儘管當時與黑洞沒有聯繫，但類星體暗示需要一些宇宙動力源來提供這種能量。 1960年代X射線天文學的應用揭示了宇宙的新特徵，包括明亮的信標可能來自吞噬伴星的黑洞。星系中心附近恆星和氣體雲的運動表明，星系內部潛藏著極其緻密的東西。
黑洞因其極端性而在其他宇宙猛獸中脫穎而出。最大的質量是太陽質量的數十億倍，當它們將恆星撕裂時，它們可以吐出具有 200 兆電子伏特能量的粒子。這大約是圍繞著世界上最大、最強大的粒子加速器（大型強子對撞機）運行的質子能量的 30 倍。
隨著 20 世紀 90 年代至今的證據不斷積累，科學家意識到這些巨獸不僅存在，而且有助於塑造宇宙。廣義相對論預言的這些物體，即數學上的好奇心，變成了現實，然後它們就被邊緣化了。現在他們已經成為中心，？耶魯大學天文物理學家 Priyamvada Natarajan 說。我們現在知道超大質量黑洞位於大多數（如果不是全部）星系的中心，它們在那裡產生能量外流，影響恆星形成的方式和地點。 “在銀河系的中心，他們定義了一切，”她說。
雖然視覺確認是最近才出現的，但感覺黑洞似乎早已為人所知。它們是任何不可知的空間、任何深淵、任何消耗我們所有努力卻幾乎沒有回報的努力的首選隱喻。當然，真正的黑洞已經給予了許多回報：科學家們尋求了解我們的宇宙的答案以及需要思考的新問題。太空狂熱者的奇觀與娛樂。維澤失去的一張專輯。多集的神秘博士。好萊塢大片星際效應。
對於伊利諾大學厄巴納-香檳分校的物理學家尼古拉斯·尤尼斯來說，黑洞和其他宇宙龐然大物仍然令人驚嘆。 ？他說，“這真的令人嘆為觀止。”
？伊莉莎白·奎爾
偵測到重力波
當廣義相對論的龐然大物碰撞時，它們會破壞宇宙結構。被稱為重力波的時空中的漣漪向外散發，這是一首喧鬧而充滿活力的探戈的名片。
愛因斯坦的數學預測，這種波不僅可以透過巨大的碰撞產生，還可以透過爆炸和其他加速物體產生。但在很長一段時間裡，發現任何一種時空漣漪都是一個無法估量的夢。只有最引人注目的宇宙活動才會產生足夠大的訊號以供直接探測。愛因斯坦稱波浪為重力波，不知道宇宙中存在如此大的事件。
從1950年代開始，當其他人還在爭論現實中是否存在重力波時，物理學家約瑟夫·韋伯他將自己的事業投入在探測它們上。經過十多年的努力，他於 1969 年聲稱發現了這一信號，識別出可能來自超新星或新發現的一種快速旋轉恆星（稱為脈衝星）的明顯信號。之後的幾年裡報告初步發現,科學新聞發表了十幾篇關於它開始稱之為「韋伯問題」的故事。一項又一項的研究都無法證實結果。更重要的是，找不到波浪的來源。 1973 年的標題是「對韋伯波浪的懷疑加深」。
韋伯直到 2000 年去世都堅持他的主張，但他的波浪從未得到證實。儘管如此，科學家越來越相信會發現重力波。 1974 年，電波天文學家 Russell Hulse 和 Joseph Taylor 發現了一個中子星繞緻密伴星運行。在接下來的幾年裡，中子星和它的伴星之間的距離似乎越來越近，如果它們因重力波而失去能量，那麼距離就可以預期。科學家很快就不再談論韋伯問題，而是談論什麼設備可能接收到波浪。 ？ 現在，儘管物理學家們還沒有看到，但他們相信，？迪特里克·湯姆森寫在科學新聞1984年。
這是一種不同的檢測策略，經過數十年的醞釀，可以提供所需的靈敏度。先進雷射干涉重力波天文台(LIGO) 於2016 年報告了第一個已確認的引力波，它依賴於兩個探測器，一個位於華盛頓州漢福德，另一個位於路易斯安那州利文斯頓。個探測器將強大的雷射光束分開一分為二，每束光束沿著探測器的兩個臂之一傳播。在沒有重力波的情況下，兩束光束重新組合併相互抵消。但如果重力波拉伸探測器的一個臂，同時擠壓另一臂，雷射就不再匹配。
這些機器是令人難以置信的工程壯舉。即使是從碰撞黑洞中偵測到的時空波紋也可能將 LIGO 探測器的臂拉伸至質子寬度的萬分之一。
當兩個碰撞黑洞的首次探測被宣佈時，這項發現被譽為天文學新時代的開始。原來是科學新聞？2016年度故事，以及如此大的打擊，以至於先驅者LIGO探測器隔年獲得諾貝爾物理學獎。在第一份報告發布後的五年內，LIGO 和另一個位於義大利的重力波探測器 Virgo 的科學家已經記錄了數十個檢測結果。大多數波都是由黑洞合併產生的，儘管也有少數事件以中子星為特徵。到目前為止，Smashup 已揭示了一些以前未知的重元素的誕生地,指出明亮的帶電亞原子粒子噴流可以為神秘的高能量光閃光（稱為伽馬射線爆發）提供線索，並表明質量是太陽質量 100 到 100,000 倍的中型黑洞實際上確實存在？並再次確認愛因斯坦是正確的，至少到目前為止是這樣。
僅僅五年後，一些科學家就已經渴望得到更奇特的東西。在一個科學新聞關於檢測的文章黑洞透過重力波繞蟲洞運行，物理學家維托·卡多佐建議即將轉向更不尋常的現象：“我們需要尋找奇怪但令人興奮的信號，”他說。
重力波天文學確實才剛起步。現有地球探測器靈敏度的提高將增加重力波的音量，從而允許對能量較低、距離較遠的源進行探測。未來的探測器，包括天基LISA計劃於 2030 年代發射，將解決地球表面震動時幹擾的麻煩噪音。
也許最令人興奮的事情是觀察一個小黑洞落入一個大黑洞，極端的質量比令人鼓舞，？伊利諾大學厄巴納-香檳分校的天文物理學家 Nicolas Yunes 說。在這種情況下，小黑洞會來回放大，來迴旋轉，沿著極度偏心的軌道旋轉，可能會持續數年。這可以為愛因斯坦方程式提供終極檢驗，揭示我們是否真正理解時空是如何極端扭曲的。
？伊莉莎白·奎爾
哈伯和宇宙膨脹
愛因斯坦的廣義相對論方程式是我們當前宇宙觀的源頭。該理論繼續提供如此多豐富的問題，這也是它「令人難以置信」的部分原因。紐約市西蒙斯基金會熨斗研究所的天文物理學家大衛‧斯佩格爾說。
1920 年代，俄羅斯氣象學家兼數學家亞歷山大·弗里德曼 (Alexander Friedmann) 採用愛因斯坦的原始方程式來描述隨時間增長或收縮的宇宙。愛因斯坦不願意接受膨脹的宇宙？事實上，他在方程式中添加了一項以保持宇宙靜態（該項現在被稱為宇宙常數）。但天文學家埃德溫·哈伯最終讓愛因斯坦改變了主意。 1929 年，借助維斯托·斯利弗(Vesto Slipher) 收集的來自亞利桑那州洛厄爾天文台的開創性數據，以及當時世界上最大的加利福尼亞州威爾遜山天文台的100 英寸望遠鏡的數據，哈伯揭示了更遙遠的星系，當時通常稱為作為“銀河系外星雲”，？似乎比附近的星系更快遠離我們。
在 1930 年的一篇文章中，標題為？星雲保持著天空的速度記錄,??科學通訊報導稱，一群被稱為大熊座星團的星雲正以每秒 7,200 英里的速度飛離我們。這篇文章在故事的最後兩段總結了哈伯的發現。 ？文章稱，將距離和速度之間的關係歸因於光波的傳播。我們的宇宙，最終變得清晰起來，像烤蛋糕一樣膨脹，星系像葡萄乾一樣從彼此向外擴散。更重要的是，廣義相對論已經預測了這一點。愛因斯坦死後廣義相對論的擁護者、物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒稱宇宙的膨脹是「科學史上最引人注目的預測」。
從那裡開始出現更多關於我們宇宙的過去和現在的問題、答案和問題。以下是科學家目前所知的情況以及他們的一些想法：
大霹靂
在上個世紀，科學家們確定我們所知的宇宙始於數十億年前的一次大爆炸。爆炸的想法始於比利時宇宙學家兼牧師喬治·勒梅特 (Georges Lemaître) 的工作，他在 1920 年代末像幾年前的弗里德曼一樣，解決了愛因斯坦關於膨脹宇宙的方程式。勒梅特接著推斷，不斷膨脹的宇宙一定是由某些東西（「原始原子」）膨脹而來的。他說。十多年後，為了解釋化學元素的起源，物理學家喬治伽莫夫和他的博士。學生拉爾夫·阿爾弗（Ralph Alpher）描述了一個熱門、密集的起點？ “過熱的中性核流體？” ？在短短 300 秒內煮沸氫氣和氦氣，然後所有元素都被加熱。 （我們現在知道，所提出的過程無法解釋氫、氦和一些鋰以外的元素。）漢斯·貝特（Hans Bethe）被添加為該論文的作者是一個笑話，因此論文上的三個姓氏（阿爾弗（Alpher）、貝特（Bethe）和伽莫夫（Gamow） ) 會成為 alpha, beta, gamma,? 的雙關語。希臘字母表的前三個字母。
大爆炸的確鑿證據要等到 1964 年，天文學家阿諾·彭齊亞斯 (Arno Penzias) 和羅伯特·威爾遜 (Robert Wilson) 偶然發現發現大爆炸遺留下來的微波輻射遺跡（阿爾弗和同事羅伯特·赫爾曼已經預測到了這一點，但沒有真正注意到）。這種「宇宙微波背景」的研究越來越精確？此後的幾十年裡，連同對球狀星團年齡的估計，宇宙的誕生日期已經縮小到 138 億年前。
加速擴張
宇宙不僅在膨脹，膨脹還在加速。當天文物理學家 Saul Perlmutter 在 20 世紀 80 年代末開始掃描天空尋找超新星時，他假設宇宙的膨脹隨著時間的推移而減慢？受到宇宙中所有物質的引力的控制。他和其他物理學家討論了「減速參數」。根據該參數的大小，膨脹可能會變得越來越慢，但會永遠持續下去，從而導致寒冷、黑暗的未來。或者引力可能會獲勝，在「大擠壓」中使宇宙本身塌陷。
珀爾穆特所追尋的 Ia 型超新星可以提供答案。這些爆炸的亮度應該與它們的距離有關；較微弱的爆炸距離更遠，因此時間也更早。但珀爾穆特的團隊發現遙遠的超新星比預期的要暗淡，布萊恩·施密特領導的另一個團隊也是如此。兩個團隊在 1998 年報告說，宇宙是飛離的速度比以往任何時候都快。
在歷史的轉折中，愛因斯坦在他的廣義相對論方程中添加了術語以保持宇宙靜止？ ？弗里德曼已經拋棄了？現在已經復活了。它已被應用於神秘的力量，現在被稱為“暗能量”。這似乎正在推動宇宙的加速膨脹。
耶魯大學天文物理學家普里亞姆瓦達‧納塔拉詹 (Priyamvada Natarajan) 表示，加速擴張是上個世紀的關鍵發現之一。 ？她說。 “宇宙沒有停泊。”無論這種暗能量是什麼，它都是我們宇宙的主要成分。
物質與能量
？這並不是我們現在所知的唯一隱藏實體。早在 1920 世紀 30 年代，瑞士天文學家 Fritz Zwicky 就發現後發星團中的星系表現不佳，該星系團距離地球超過 3 億光年。星團內的星系移動速度超過了可見物質引力所能解釋的速度，這表明存在某種“暗物質”，？正如茲威基用德語描述的。天文學家Vera Rubin 及其同事證實了暗物質的存在在 20 世紀 70 年代。這些對圍繞星系中心旋轉的恆星的研究發現，較遠的恆星與內部的恆星運行速度一樣快，快到星系應該會飛散。但他們沒有。計算顯示，星系中的暗物質一定比普通物質多得多。
“可能存在暗物質粒子的動物學。”
天體物理學家托馬索·特魯
迄今為止，識別暗物質是什麼的努力卻一無所獲。但加州大學洛杉磯分校的天文物理學家托馬索·特魯表示，這種物質可能不如我們想像的那麼簡單。我總是想，如果我是一種暗物質，試圖想像發光的人是什麼樣子，我會想：一個電子，一個質子，一個光子，？他說。他無法想像已經變成的巨大粒子陣列粒子物理學家的一部分？標準型號。暗物質同樣可能更加複雜。 “可能存在暗物質粒子的動物學，”特魯補充道。
不管暗物質到底是什麼，它的發現和暗能量的發現都大大改變了我們對宇宙構成的認識。我們能檢測到的普通東西嗎？星星、行星、試圖理解這一切的人？僅佔宇宙質量和能量含量的5%左右。暗能量約佔 70%，暗物質約佔 25%。
通貨膨脹
儘管大爆炸存在原始無序，但物質在最大尺度上似乎基本上是均勻分佈的。長期以來，科學家一直對為什麼會這樣感到困惑。
20 世紀 80 年代初，物理學家艾倫·古斯 (Alan Guth) 提出了一個想法來解釋為什麼宇宙如此「光滑」。以及現代宇宙的其他一些奧秘。古斯提出，在大爆炸之後的瞬間，在僅持續幾分之一秒的短暫時間內，宇宙以足夠快的速度向外膨脹，足以均勻地分散物質，只有微小的偏差。從那些物質密度稍大的小偏差中，星系最終會形成。這時期的「通貨膨脹」？如此之快以至於可見的宇宙從最微小的斑點增長到一米寬？與我們今天想像的相比仍然很小，但直徑卻膨脹了 50 多個數量級。
天文物理學家大衛·斯佩格爾說，暴脹已經成為「最廣泛接受的延伸」。我們的標準宇宙圖景。它解釋了很多，並且背後有相當多確鑿的證據，但尚未得到證實。
一些批評者不喜歡通貨膨脹的某些方面。 ？例如，斯佩格爾說，他稱自己為「較為不可知論者之一」。關於通貨膨脹的爭論。在永恆膨脹的情況下，宇宙的口袋？事實上宇宙的大部分？我們的停止後會繼續膨脹。
這種情況引出了一個顯而易見的問題：為什麼我們會陷入現在的情況？或者，換句話說，是什麼讓我們的口袋如此特別？從這裡開始，有些物理學家喜歡踏上哲學之旅；斯佩格爾認為這顯示某些部分缺失了。
還剩下什麼？
儘管我們現在所知道的一切，以及廣義相對論為我們帶來了多大的進步，我們對宇宙的描繪還遠遠沒有完成。許多物理學家希望出現另一個像愛因斯坦那樣直觀的想法，以幫助澄清一些我們尚未回答的重大問題：什麼是暗物質？什麼是暗能量？為什麼宇宙中物質多於反物質？廣義相對論如何與量子力學？珀爾穆特感興趣的一個問題是，大爆炸之前發生了什麼？
他指出，最終的答案很可能不會像我們期望的那樣令人滿意？類似於電腦“深度思考”揭示的“42”，作為“生命、宇宙和一切的偉大問題”的答案。在銀河系漫遊指南。 “很難想像什麼是令人滿意的答案，即使你可以編造任何東西並想像它是真的，？”珀爾馬特說。他說，科學研究最基本的部分之一是弄清楚什麼算是問題，什麼算是你關心的答案。
他的觀點讓人想起一位天文學家，他參加了一項研究後民調顯示，出版商科學通訊1950年代末期進行的宇宙起源的研究，說了那麼多「天文學研究的樂趣」？如果找到一個確定的答案，它就會消失。
？伊莉莎白·奎爾
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重力透鏡已經成熟
愛因斯坦於 1919 年聞名於世。愛因斯坦的廣義相對論方程式預測，光的偏轉量是牛頓理論預測的兩倍，愛因斯坦是對的嗎？這句話將在書頁中一次又一次地重複科學新聞和其他地方。當時，愛因斯坦並沒有意識到重力不僅可以使光彎曲，而且還可以像透鏡一樣發揮作用。必須說服他寫一篇關於餐廳洗碗水現象的論文 Rudi W. Mandl在20世紀30年代。
今天？是探索宇宙的寶貴工具。 ？加州大學洛杉磯分校的天文物理學家托馬索‧特魯說。事實上，自誕生以來，天文學家已經開發了數百種透鏡。透鏡的第一個例子，當天文學家發現「如此相似的雙類星體」時？它們可能是同一個物體，科學新聞1979 年報導。他告訴科學新聞。從那時起，其用途才不斷擴大。
原理很簡單。就像放大鏡彎曲光線、創造多個影像或聚焦光線以創造比原始影像更大的影像一樣，太空中的巨大物體也可以彎曲和聚焦更遠物體的光線。結果可以是拉長的形狀、戲劇性的弧線、明亮的環和極其美麗的多個圖像。當前景和遙遠的星系恰好對齊時，它們可以創建所謂的「愛因斯坦環」。當三個星系排成一排時，你就能得到雙愛因斯坦環。
與廣義相對論的一些其他瘋狂預測不同，「這並沒有那麼奇怪」。明尼蘇達大學天文物理學家 Liliya Williams 說，“但絕對很酷。”更重要的是，它無所不在。 “它幾乎影響天文物理學的每一個方面，”威廉斯補充道。
除其他目標外，引力透鏡已被用於：
1.研究早期星系
一個常用的透鏡是星系團 Abell 2744。在阿貝爾 2744 的幫助下，天文學家於 2014 年探測到了迄今為止最微弱、最遙遠的星系之一。這個星系看起來比原來看起來大十倍、亮十倍，其歷史可追溯到宇宙誕生後僅 5 億年。對這些古老星系的觀察可以幫助科學家了解星係是如何隨著時間的推移而形成和成長的。
2. 放大星星
2018 年，天文學家報告稱，利用透鏡效應探測到了一顆距離地球約 90 億光年的藍色超巨星，這是迄今為止探測到的最遙遠的穩定恆星。研究人員得出的結論是，這顆綽號為「伊卡洛斯」的恆星的亮度放大了 2000 倍以上。
3. 預測未來
（至少未來的觀察。）
在看到由前景星系團透鏡拍攝的同一超新星的四張影像後，研究人員在 2015 年預測，另一張影像可能會在一年左右的時間內到達。果然，超新星雷夫斯達爾的圖像如期出現。由於了解了前景星團的質量分佈，這項預測成為可能。
4.尋找系外行星
天文學家利用一種稱為微透鏡的引力透鏡變體，探測到了一百多顆繞太陽以外的恆星運行的行星。在微透鏡中，恆星或行星的引力使較遠物體的光線輕微彎曲，從而使多個影像重疊，當鏡頭經過前面時，背景物體會稍微變亮。 2006年，使用該技術的天文學家報告說當時已知存在於太陽系之外的最小行星。
5. 探測暗物質
1980 年代，天文學家 Bohdan Paczyski 提議使用微透鏡來尋找普通物質形式的暗物質？重子物質，由質子和中子組成？那根本不可見。這是一個大膽的建議；這些重子MACHO，或者說巨大的緻密暈天體，很少會從背景恆星前面經過。 “如果你想有機會觀察到它，你需要觀察一百萬顆恆星，”威廉斯說。此後，多個團隊進行的廣泛的宇宙調查表明，這些重子 MACHO 的數量太少，無法解釋暗物質。
更重要的是，重力透鏡是「繪製所有尺度上暗物質分佈的最佳工具」。威廉斯補充道。重力是暗物質似乎能做出反應的唯一力量，而重力透鏡是一種純粹的引力現象，使兩者完美匹配。繪製暗物質圖提供了了解暗物質成分的線索。最近，透鏡揭示了星系中的一些暗物質團集群可能比預期更密集。
6.繪製宇宙結構圖
鏡片強嗎？那些創建多個映像的？極為罕見。但宇宙中的每一個光源都是彎曲的；宇宙中的少量質量意味著我們正在透過有紋理的淋浴門觀看星星。使用這種“弱透鏡”，？研究人員分析了許多物體的光的這些較小的扭曲，以繪製天空中的物質。舉一個例子，一項名為「暗能量調查」的大型國際合作已經拍攝了數億個星系的照片，以尋找形狀扭曲的情況。
7.尋找暗能量的線索
這種測繪工作的結果不僅揭示了物質是如何聚集的，還可以提供宇宙如何隨時間膨脹的線索，從而深入了解暗能量的宇宙推動力。利用重力透鏡探測暗能量是即將推出的望遠鏡的一個主要目標，包括地面維拉·C·魯賓天文台、歐洲太空總署的歐幾里德太空船和南希·格雷斯·羅馬太空望遠鏡。
科學家可能會發現更多引力透鏡的用途。俄亥俄州立大學的天文學家克里斯托弗·科查內克希望看到微透鏡用於測量黑洞。正在積極進食的黑洞，或與同伴一起繞軌道運行，或相互碰撞等等產生大量的重力波都是可以檢測到的。但在恆星質量範圍內，可能有更多的黑洞靜靜地漂浮在宇宙中。 “我們真的不知道宇宙中有多少個黑洞，恆星質量的黑洞，？”科恰內克說。弄清楚我們中間有多少這樣的野獸將會很有趣。
一個世紀過去了，我們比以往任何時候都更清楚，廣義相對論不僅給了我們這樣的野獸，也為我們提供了理解它們的框架和工具。以及我們周圍所有其他宇宙奇異現象。當宇宙向我們敞開時，人類的思維也隨之擴展以迎接它。這麼多關於廣義相對論的內容？特魯說。該理論的預測和後果違反了我們對宇宙的直覺。 「它」是人類思維超越經驗的能力的精彩反映，？他說。 “我們可以思考那些違反直覺的事情，並理解它們。”
？伊莉莎白·奎爾
廣義相對論小測驗
以下是我們的科學世紀主題中涵蓋的有關廣義相對論的一些常見問題。
什麼是廣義相對論？
廣義相對論將重力解釋為時空的扭曲。根據廣義相對論，物體像重物放在彈跳床上一樣扭曲時空結構，而結構的曲率引導它們的運動。
廣義相對論是什麼時候提出的？
黑洞什麼時候被發現的？
長期以來，黑洞只是數學上的好奇心。直到 20 世紀下半葉，黑洞的證據才出現。 1960年代，X射線天文學開始揭示明亮的信標可能來自吞噬伴星的黑洞。星系中心附近恆星和氣體雲的運動表明，星系內部潛藏著極其緻密的東西。
什麼是類星體？
類星體是極其明亮且遙遠的光和無線電波燈塔。儘管它們讓科學家們感到困惑第一次發現時，現在人們相信類星體是由巨大的、正在進食的黑洞提供動力的。
大爆炸是什麼時候發生的？
對「宇宙微波背景」的研究日益精確，？連同球狀星團年齡的估計，宇宙的誕生日期已縮小到 138 億年前。
什麼是宇宙暴脹？
20 世紀80 年代初，物理學家艾倫·古斯(Alan Guth) 提出，在大爆炸後的瞬間，在僅持續幾分之一秒的短暫時間內，宇宙以足夠快的速度向外膨脹，足以均勻地分散物質，只有微小的偏差。從那些物質密度稍大的小偏差中，星系最終會形成。
什麼是重力透鏡效應？
重力透鏡是探測宇宙的寶貴工具。原理很簡單。就像放大鏡彎曲光線一樣，太空中的巨大物體也可以彎曲和聚焦更遠物體的光線。
