愛因斯坦並不是浪得虛名,細數在過去的100多年裡相對論的那些事

最近,首張黑洞的照片“又又又又……”又一次證實了愛因斯坦相對論的正確性。為什麼要加這麼多的“又”呢,看看在過去的100多年科學界對相對論的驗證你就知道了。

愛因斯坦並不是浪得虛名,細數在過去的100多年裡相對論的那些事

在1905年提出狹義相對論之後,1915年愛因斯坦又提出了廣義相對論,指出了質量會使時空發生扭曲,他預言道,當光線經過大質量的天體周圍時,會因為時空的扭曲而發生明顯的偏折。他的理論顛覆了當時人類對時空本質的認識,令很多人都難以相信。

1919年,愛因斯坦的粉絲-英國科學家亞瑟.斯坦利.愛丁頓,他帶領著自己的團隊,利用日全食的機會,分別在非洲和南美洲測量了太陽附近恆星的星圖,透過對測量結果的對比,他們發現這些恆星的位置與日面有一定的偏差,而這個偏差的幅度與廣義相對論相符,也就是說當其它星體發出的光線在太陽附近的空間產生了彎曲。這是對廣義相對論的第一次驗證,訊息一出,全世界的科學家都對愛因斯坦刮目相看,在接下來的日子裡,大家都會有意無意的在實驗中驗證相對論的正確性。

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美國天文學家沃爾特.西德尼.亞當斯是一位專門研究恆星光譜的科學家,在愛丁頓首次證實廣義相對論的預言之後,他也用自己研究的物件-天狼星B來進行驗證。透過對多年的觀測資料分析,他於1925年宣佈,天狼星B的光譜線位移完美的符合了廣義相對論。

1938年,德國物理學家奧托.哈恩和弗裡茨.斯特拉斯曼,他們在實驗中用一種慢中子來轟擊期鈾核,首次發現了狹義相對論描述的核裂變現象。在1942年,美國芝加哥大學成功的啟動一座核裂變反應堆,這是對狹義相對論的完美驗證。1945年8月6日,根據核裂變原理製造的末日武器被投擲到了日本廣島,這讓愛因斯坦一直耿耿於懷,對此他曾說道:“如果早知道會是這樣,那我寧願只是當一個修表匠!”

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1964年,美國天文科學家李.夏皮羅在對火星、金星以及水星的雷達試驗中發現,雷達回波有延遲現象,經過計算,這基本符合廣義相對論中的理論值,但有大約1%的偏差。

1969年,美國哈佛大學的科學家旁德和雷勃卡用實驗證實了廣義相對論描述的“引力紅移”現象。

狹義相對論中描述時間和速度的關係在當時看起來相當的不合情理,為此,科學家Hafele和Keating在1971年設計了一個銫原子鐘飛行實驗,在實驗中,幾個經過精確校準過的原子鐘,在經歷了不同的加速過程後,其計時產生了誤差,經測量與狹義相對論中的鐘慢效應公式幾乎完全一致。1996年、2010年,英國國立物理實驗室又搞了兩次更高精度的原子鐘飛行實驗,都得到相同的結果。

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廣義相對論指出,當雙星系統在互相公轉時,會攪動時空產生引力波,從而損失其軌道能量。1974年,美國普林斯頓大學的物理學家約瑟夫.泰勒和拉塞爾.赫爾斯,在對PSR B1913 16脈衝雙星系統的研究時發現了這一現象,這是引力波存在的首次觀測證據,雖然是間接的。

1976年,美國海盜號火星探測器證實了引力時間延遲現象。

1979年,科學家Walsh領導的團隊首次觀測到引力透鏡現象,他觀測到了一個類星體透過引力透鏡效應形成了兩個圖象,1987年,科學家Hewitt首次觀測到“愛因斯坦環”。

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GPS衛星定位系統於1958年研製,1964年正式使用,但在使用過程中,其授時系統老是與地面出現偏差,後經研究發現,這個偏差值與狹義相對論中的“鐘慢效應公式”以及“引力時鐘變慢效應公式”計算出來的結果驚人的一致。後來相關人員根據狹義相對論對GPS進行了調整,才得以使這套系統精準的工作。

2002年,土星探測器卡西尼號再次驗證了引力時間延遲現象,並將精度提升到了小於0.002%。

2004年,NASA發射的引力探測器B,其觀測結果證實了廣義相對論所描述的測地線效應以及參考系拖拽效應。

2010年,由來自美國和德國的馬勒、朱棣文和彼得斯組成團隊,他們透過物質波干涉實驗,再一次證實了廣義相對論描述的“引力紅移”效應。

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2014年,美國哈佛-史密松天體物理中心宣佈,他們在宇宙微波背景中找到了引力波留下的痕跡。

2016年,LIGO首次探測到了13億光年外的兩個黑洞在合併時產生的引力波。

2019年,由事件視界望遠鏡(EHT)觀測到的首張黑洞照片問世。

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時至今日,除了光速不能被超越以外(這隻能被證偽),愛因斯坦在相對論中提出的所有預言幾乎都被證實。大家也可以清楚的瞭解到愛因斯坦在科學界的崇高地位並不是浪得虛名,那麼為什麼愛因斯坦能在100多年以前就有這麼高的科學水平呢?本人覺得除了他自己以外,沒有人能知道答案。

據傳在1952年的時候,有一個名叫路易斯.迦納德的粉絲曾給愛因斯坦寫了封信,在信中他向愛因斯坦詢問UFO和外星人是不是真的存在,而愛因斯坦的回覆卻是:“我不知道那些是什麼東西,我也沒有興趣知道。”這是不是說明了一些問題呢?

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