愛因斯坦將引力解釋為“時空彎曲”,到底有啥證據可以證明?

前面幾篇文章我重點講解了廣義相對論關於黑洞的相關知識,但是很多網友表示:無法接受將引力解釋為時空彎曲,認為引力就是一種真的力。哈哈,這沒關係,因為愛因斯坦的很多理論都是於我們的常識相違背的,所以無法接受時空彎曲很正常,不過這期我將從實驗角度來分析,給時空彎曲理論提供有力的證據。

愛因斯坦將引力解釋為“時空彎曲”,到底有啥證據可以證明?

愛因斯坦提出廣義相對論後,將引力當成“時空彎曲的幾何效應”,很多人表示也不能接受,這裡面不乏有當時的一流物理學家,但是迫於愛因斯坦10年前提出的“狹義相對論”,這麼一個反直覺的理論居然驗證是對的,所以反對“時空彎曲論”的物理學家並未太過激烈的反駁愛因斯坦,大部分都是觀望態度,認為先看看再說。

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果然1919年,證明時空彎曲理論的證據出現了,我們都知道太陽系中有一個星球叫水星,水星一直圍繞太陽做橢圓周運動,按照牛頓的萬有引力公式計算出水星應該一直走一條軌道,但是實驗觀察發現水星每隔100年有43秒進動(所謂進動,就是指做橢圓運動的軌道會偏離一點點),這個誤差按照牛頓理論就是無法解釋,但是用愛因斯坦的廣義相對論計算出來居然恰好就是43秒,這一次人類首次普遍接受廣義相對論正確性的實驗。

第二個支持廣義相對論的就是“光線紅移”,我們都知道光可以算是一種波,波就有波長,當一個波的波長變長了,譜線顯示出來會朝向紅色的一端移動。按照廣義相對論來算外太空射到地球的光線,會因為時空彎曲造成時間變慢的現象,也就是會使得光的波長變大產生“紅移”,去做實驗後發現的確產生了“紅移”,廣義相對論再次被證實。

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第三個支持廣義相對論的就是“宇宙膨脹論”,因為按照愛因斯坦廣義相對論的場方程,整個宇宙應該是不斷膨脹才對,按照當時的觀察條件無法直接觀察太遠的星系,所以無法通過實驗來驗證。但是隨著技術的發展,居然發現整個宇宙真的在膨脹,而且是加速膨脹,這很不可思議,因為按照萬有引力來解釋,天體之間存在引力會相互吸引才對,就算是宇宙大爆炸最開始讓天體彼此遠離,引力應該會讓天體減速膨脹才對,最後天體停止膨脹開始收縮。但是實驗觀察到宇宙居然是加速膨脹,注意是“加速”,愛因斯坦廣義相對論場方程也會推出結論:宇宙膨脹結論。所以這個實驗觀察非常支持廣義相對論。

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第四個支持廣義相對論的實驗就是“光線的彎曲”,我們知道光雖然沒有靜止質量,但是卻有動質量,所以經過大質量天體時,也會因為是時空彎曲從而造成光在空間中走曲線,當然根據牛頓萬有引力定律也能計算出這個路線到底彎曲多少,於是人們做實驗檢測經過太陽附近的光。首先通過廣義相對論計算出來是:1.75弧秒,然後根據牛頓萬有引力計算出來是0.875弧秒,到底誰是對的?最後人們做實驗發現計算結果是1.75弧秒,實驗數據支持了廣義相對論。

當然隨著後來人類技術越來越發達,越來越多的現象觀察到,證明廣義相對論的確是正確的(比如人類首次公佈第一張黑洞圖像,再次驗證廣義相對論的正確性)。這也說明了有時我們長期積累的經驗直覺未必就是真理,只有理性思考和實驗才能揭示真相。

愛因斯坦將引力解釋為“時空彎曲”,到底有啥證據可以證明?

這裡我再埋下一個伏筆,剛剛說了,實驗觀察到宇宙正在加速膨脹,這個“加速”兩字是關鍵,宇宙如果是膨脹的,也不應該加速膨脹才對,這說明有一種特別的力,這個力和"萬有引力相反,這個力讓彼此分離,也就是所謂“萬有斥力”,這個力來源於暗能量,而由這個暗能量的大小會讓我們往“多重宇宙”論方向去想,後期我再詳細談,當前還是主要談廣義相對論。我是頭條號《小彭來給您解惑》,如果喜歡我的文章可以關注我,如果對文章有異議可以留言評論。


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