爱因斯坦提出的三大预言,均被一一验证!

爱因斯坦的广义相对论极其复杂,号称提出来时全世界能看懂的人不超过十个。其实也不是说看不懂,只是实在是石破天惊,与当时的大时代完全脱节了。步子跨大了,叫做引领时代,步子跨得太大了,却容易扯到蛋,当时就一群人觉得爱因斯坦在扯淡。然而,爱因斯坦提出了三大验证实验,均被一一认证,后期又被验证引力时间延迟效应,从而奠定了一代大神的宝座。

爱因斯坦提出的三大预言,均被一一验证!

1、水星近日点进动

我们知道水星(包括地球)绕太阳运动轨道是椭圆形的,距离太阳最近的点为近日点。因为受到其他行星的影响,水星的近日点会发生进动现象。水星近日点的进动一直让科学家们摸不着头脑,根据牛顿的理论计算的值与实际的观测值,偏差在每百年43"。(一百年才出现43"的误差,科学家们果然细察入微…)这个偏差如同一朵乌云,笼罩在物理学天空。

爱因斯坦提出的三大预言,均被一一验证!

爱因斯坦提出相对论验证三大实验,第一个被验证的就是水星近日点的进动偏差。根据爱因斯坦“冥想”出来的理论,科学家们一通计算,完美!算出来的误差量一丝不差,这一直接将牛顿拉下神坛的实验,使得爱因斯坦一下子被推到了物理学的风口浪尖。

2、引力红移

许多人一听这个名词,一头雾水。这里简单解释一下,我们知道光会被色散成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种可见光,那么这个顺序是怎么来的呢?是按光的频率来排的(光是一种波,频率越快,说明振动越快,能量越高,所以紫外线能杀毒),从左往右,频率依次增加。那么“红移”的意思就是频率变小的意思。所以“引力红移”的意思就是,强大的引力会导致电磁波频率变小(光就是一种电磁波)。

爱因斯坦提出的三大预言,均被一一验证!

这个实验当年根本没有办法被验证,因为人们无法找到频率能够被非常精确测定的电磁波辐射源,但这并不妨碍人们想证明它的理想。在1959年,穆斯堡尔效应被发现,从而使得实验具备了条件。

爱因斯坦提出的三大预言,均被一一验证!穆斯堡尔

二十世纪六十年代,庞德、雷布卡和斯奈德成功定量验证了引力红移,得出的结果与相对论的理论计算值完全符合。

3、光线在引力场中的偏折

这个很好理解,不是说万有引力嘛?光也是物质啊,也会受到引力的影响而发生偏折。相信大家都一定听过黑洞,黑洞就是周围的光都被黑洞强大的引力给困住了,逃不出来!

爱因斯坦提出的三大预言,均被一一验证!黑洞

一般的小物体对光的影响实在是太弱了,必须要质量非常大的物体,才能产生足够让光线偏折的引力。牛顿一开始就相信光的粒子说,所以根据万有引力,的确能算出来偏折量,但算出来的值与爱因斯坦的理论计算值差了一半。所以到底谁是对的呢?

爱因斯坦提出的三大预言,均被一一验证!光线受太阳影响发生偏折

人们把目光瞄准了太阳,1919年5月29日,日全食降临,这可是千载难逢的实验条件!A.S.爱丁顿和F.戴森率领的两个探测小组分别去了西非和巴西两地,拍摄了大量的日全食发生时太阳附近的星空照片,然后两地的图一比较,得到了光线的偏折值,虽然精度不太高,却再次完美验证爱因斯坦的相对论。

4、引力时间延迟效应

这一实验其实与光线受到引力发生偏折差不多,只是不仅会发生偏移,而且光的速度也会减小!于是一个实验被假想出来:分别往金星和水星发射电磁波,电磁波会反射回来,当地球、太阳和金星在同一条直线上时,如果相对论是正确的,那么两者的电磁波应该会存在时间差,大小为200ms。

爱因斯坦提出的三大预言,均被一一验证!

实验在麻省理工学院进行,与理论计算值误差在5%之内,再一次验证了爱因斯坦相对论是正确的。