生活中常见的凸透镜（引力透镜：宇宙中的放大镜）

在浩渺的宇宙中，有一个神秘的蓝色星系，其发出的光芒在经过一个明亮的红色星系时，被其强大的引力所影响，扭曲成一个近乎完美的环，这就是所谓的“爱因斯坦环”。这一奇妙的景象最初是在2007年被斯隆数字巡天望远镜所发现，而后哈勃太空望远镜在后续的观测中捕捉到了这个不完全的环。

让我们深入理解这个天文现象的背后原理。我们都知道，当一束光经过三棱镜或透镜时，光的路径会发生改变，这就是光的折射现象。实际上，除了我们常见的玻璃透镜外，物体的引力也能影响光的路线。强大的引力甚至能够产生引力透镜效应。最近，的天文学家利用斯皮策空间望远镜和地面望远镜，研究了一个特殊的微引力透镜事件，并发现了一对特殊的褐矮星双星。

在大质量的环境下，光线会受到强引力的影响而弯曲。这一现象源自爱因斯坦的理论，他认为物质的质量会弯曲周围的空间与时间。当光线经过被物体弯曲的空间时，它的路径就会发生改变，产生偏折。基于这一理论，爱因斯坦曾设想：当一个光源、观测者之间恰好有一个物体时，这个物体产生的引力是否像凸透镜一样将光线会聚？如果会，那么这个就可以作为一个“引力透镜”。虽然经典力学也能得出这个结论，但只有当使用爱因斯坦创立的相对论时，才能准确计算出光线在物体引力作用下的偏转角度。

爱因斯坦也是第一个对引力透镜效应进行定量计算的人。他通过计算得出，如果一束光要被像太阳这样的恒星会聚到一个点，这个点与恒星之间的距离是地球与太阳距离的542倍。他认为单个恒星的引力对光的折射效应非常微弱，产生的引力透镜效应很难被观测到。

宇宙中的并非孤立的恒星，而是由上千亿颗恒星而成的星系。如果这样的星系作为引力透镜，其产生的折射效应就会非常明显。更进一步的是，由多个星系组成的星系团会产生更强烈的引力透镜现象。这些作为引力透镜的星系和星系团被称为透镜星系和透镜星系团。

在透镜星系或透镜星系团的影响下，远处的星系或类星体会产生2个、4个甚至多个像。如果光源、透镜星系或星系团、观测者三者几乎连成一条线时，就会在透镜星系或星系团周围形成对称分布的4重像，甚至形成圆环，被称为“爱因斯坦”和“爱因斯坦环”。有时，也会形成缺了一段短弧的马蹄形结构。