摘要:根據廣義相對論,時空的彎曲程度是與質量有關係,因此,需要利用大質量的天體產生的時空彎曲對這個理論進行驗證。於是,愛因斯坦通過他的理論預言,恆星所發出的光會因爲天體的影響而發生彎曲,因此,我們所看見的恆星與它的實際位置會存在偏差。

愛因斯坦作爲一名科學巨匠被很多人所崇拜,他在1905年連續發表了5篇論文,提出了光量子的概念並創立了狹義相對論,之後也因他發現的光電效應獲得諾貝爾獎,而衆人對愛因斯坦崇拜的原因可能並不是因爲他發現了光電效應,可是他在“廣義相對論”中的時空觀。在1916年,愛因斯坦在《物理學雜誌》上發表了《廣義相對論的基礎》,從而創立了“廣義相對論”。廣義相對論作爲一種全新的理論以及它具有深奧的數學原理,在當時幾乎沒有幾個人能夠理解。



愛因斯坦最擅長的就是做“思想實驗”,並依靠他的理論進行了很多預言,在1905年,愛因斯坦就曾得到了一個關於質量與能量關係的方程式,它就是大名鼎鼎的質能方程,E=mc2,他揭示了質量與能量是同一個物質的不同表現,質量可以轉變成能量,能量也可以轉變成質量。根據這個公式我們可以知道,即使是很小的質量,也可以轉換成巨大的能量。後來這一結論也被後來發明的原子彈爆炸理論所證實,之後成爲了原子能利用的理論基礎。而後來,愛因斯坦更是成爲了真真正正的“預言家”,種種預言皆被證實。


在後來發現的廣義相對論中,愛因斯坦認爲,空間和時間不僅與運動有關,而且與物質的質量、分佈狀態有關。任何具有質量的物體周圍,都會產生引力場。在強引力場的作用下,時間與空間都會發生彎曲,質量越大,時間和空間彎曲的越厲害。這個理論在當時引發了不小的轟動。

在那之前,人們普遍認爲物質之間存在的是萬有引力的作用,它讓人們理解了蘋果爲什麼會掉落在地上,地球爲什麼會繞着太陽轉,並且人們已經精確的測量到了萬有引力常數G。我們所觀察到的一切事物,似乎都精確的符合了這個規律。這個理論被認爲是完美的、精確的理論。在那個時候,人們雖然能夠承認這個物理規律,但讓人們疑惑的是,萬有引力的本質是什麼?這個問題即使是牛頓也無法解釋。


光線彎曲預言

那麼愛因斯坦在1916年提出了他的廣義相對論,雖然這個理論幾乎沒有人能夠理解,但理論是否正確,是需要通過實驗進行驗證的。根據廣義相對論,時空的彎曲程度是與質量有關係,因此,需要利用大質量的天體產生的時空彎曲對這個理論進行驗證。於是,愛因斯坦通過他的理論預言,恆星所發出的光會因爲天體的影響而發生彎曲,因此,我們所看見的恆星與它的實際位置會存在偏差。但由於這個偏差的角度非常小,需要在一些特殊的時候才能檢測到。後來人們預測到1919年的5月29日在赤道地區會發生日全食現象,這個現象正好用來驗證愛因斯坦的理論。因此在這個現象將要到來之前,科學家在北美和南美分別建立了觀測點,在那天拍下了其它天體發出的光經過太陽周邊的照片,

愛因斯坦在四年前通過他的計算,得出了偏差角度爲1.75弧秒。而這次觀測,科學家發現星光在經過太陽附近時的確發生了偏移,並且觀測到的結果與愛因斯坦在四年前預測的結果相差無幾。

這一消息在那個時候引起了全世界的轟動,因爲這完全打破了人們對牛頓時空觀的認知,在那年的12月14日,愛因斯坦的照片刊登在《柏林畫報》的封面上。愛因斯坦也在那一夜之間成爲了全世界最著名的人物。


引力紅移預言

這一次驗證讓人們重新認識了愛因斯坦的廣義相對論。光線彎曲只是當時愛因斯坦預言中的一個,同樣的,他還通過他的理論預言了:引力場很強的發光星體發出的光會向紅色光譜方向偏移。後來這個預言在也1924年的天文觀測中被證實。

在愛因斯坦的理論中,引力已經不復存在,天體的運動軌跡並不是因爲受到外力的作用,而是它在彎曲空間自由運動的軌跡,它們的運動只是它們的慣性運動,並不是因爲受到萬有引力的束縛。

不得不說愛因斯坦的思想是多麼的超前,愛因斯坦的出現直接顛覆了人類的時空觀,讓我們知道了時間並不是絕對的,一成不變的,而是相對的,相互影響的,廣義相對論已經得到了世人的認可。廣義相對論現在成爲了人類研究外太空有力的工具,人類未來對於這個世界的認知因爲愛因斯坦相對論的影響也將會越來越清晰。

相關文章