爱因斯坦曾自豪地说 ， 如果没有他 ， 狭义相对论也会很快被别人想到 ， 但广义相对论就不一样了 。 离开了他 ， 恐怕不会那么容易地建立起来 。
【广义相对论经历的6大考验】时至今天 ， 你要是想钻研广义相对论 ， 极可能依然会被其深奥的数学所吓倒 ， 但其思想精髓几乎尽人皆知——引力可以解释为时空的弯曲 。
引力不是已经被牛顿解释得好好的 ， 爱因斯坦干嘛要标新立异呢？不用说 ， 当然是如果不这样做 ， 很多现象用旧理论就解释不了的缘故 。
在过去的100年里 ， 广义相对论不仅已解释了许多旧理论无法解释的现象 ， 还做了许多新的预言 ， 这些预言已经被后人一一证实 。 所以时至今天 ， 广义相对论依然是我们对引力现象的最好解释 。 下面 ， 我们不妨来看一看广义相对论经受住时间考验的6个例子 。
文章插图
水星近日点进动异常
19世纪中期海王星的发现一直被视为牛顿的引力理论所取得的最伟大的成就 。 1846年 ， 法国数学家勒威耶在研究天王星轨道数据时 ， 意识到它的一些异常行为可能是由另一颗未知的大质量天体引起的 。 他根据牛顿的引力定律 ， 计算出未知天体的大致的位置 。 仅仅过了几个月 ， 一位德国天文学家就在该位置上观察到了一颗新的行星 ， 即海王星 。
然而在太阳系内 ， 另一颗早已熟知的行星 ， 反倒成了牛顿理论的“肉中刺” 。 这颗行星就是离太阳最近的水星 。
1859年勒威耶发现 ， 水星每一次抵达它离太阳最近的位置（即水星的近日点） ， 都比牛顿理论的预言晚了半秒钟 。 这就是所谓的“水星近日点进动异常” 。 这个进动异常虽然并没有多少 ， 每一周期仅偏离牛顿理论预言值的亿分之一 ， 然而随着水星一圈一圈地运动（水星的公转周期是88天） ， 这个效果是在不断累积的 ， 所以水星的近日点偏离牛顿理论预言的位置会愈来愈远 。
起初 ， 就像天王星的情况一样 ， 大家猜测 ， 一定有一颗新的行星潜伏在水星附近 ， 从而影响了它的轨道运动 。 人们还把这颗未知天体命名为“火神星” 。 但经过连续数十年的搜索 ， 人们也依然没有发现它的影子 。
1915年 ， 爱因斯坦利用广义相对论准确计算出了水星近日点进动的异常值 ， 并把它归因于太阳的巨大质量所引起的时空弯曲 。
颇具讽刺意味的是 ， 后来人们还发现 ， 天王星的轨道也存在近日点进动异常 ， 这个异常最后也是借助广义相对论才得以圆满解决的 。 迄今 ， 与水星近日点进动类似的所有现象都跟广义相对论的预言符合得很好 ， 其中还包括太阳系外的双中子星系统 ， 尽管这类天体在1930年代之前甚至还没有人能够想像得到 。
光的传播方向被天体偏转
爱因斯坦虽然成功地解释了水星近日点进动异常问题 ， 但这项成果并没有引起特别大的反响 。 真正把他推向超级明星的地位 ， 是几年之后的另一项成就 。
在广义相对论创立之初 ， 爱因斯坦就做了一个大胆的预言：像太阳这样的大质量天体 ， 会引起其周围的时空弯曲 ， 足可改变从它附近穿过的光的传播路径 。
这个预言引起英国天文学家爱丁顿的极大兴趣 。 他意识到 ， 1919年3月29日 ， 当太阳经历一场日全食时 ， 是验证广义相对论的一次绝佳机会 。 届时 ， 太阳正穿过以一个叫“毕星团”的明亮星系团为背景的天区 ， 而来自太阳自身的绝大部分光芒都被月球遮挡了 。 如果爱因斯坦是对的 ， 太阳的存在将会把来自毕星团的光线偏转 ， 使毕星团在天空中观察到的位置跟实际位置稍有偏离 。
推荐阅读
- 开慢车真的安全吗？
- 珠穆朗玛峰-人类最后的净土
- 比特币挖矿机浪费那么多电能够产生什么对人类有用的东西？
- 如何计算出找到外星文明的可能性？
- “左眼跳财，右眼跳灾”是真的吗？
- 挖矿会造成什么影响？
- 隐藏在漫威电影中的高科技
- 饺子的由来，你知道吗？
- 人类是怎样从一种语言发展出无数种的？
- 猫咪体内有寄生虫的症状