中科院氢博士

现代物理学的两大支柱分别是相对论和量子力学，连着均已被实验证明了其正确性，而相对论中又分为狭义相对论与广义相对论，前者研究物体接近光速时的状态，后者将引力的产生机制描述了出来并做出了一系列预测。

狭义相对论中的质能方程揭示了质量和能量的关系，后来爆炸的原子弹和氢弹之所以有那么大威力就是因为核材料的质能转化率远超普通的化学材料。时间膨胀效应的证明从最开始安装在塔基和塔顶的原子钟演变成了今天绕地球高速飞行的人造卫星。

广义相对论主要就是将引力加了进去，其中的引力场方程预测了黑洞和引力波以及爱因斯坦透镜还有质量扭曲时空带来的光线偏折，相关验证最早可以追溯到一战之后英国科学家爱丁顿利用日全食时太阳周围光线的偏折。预测存在的黑洞和引力波以及爱因斯坦透镜也在近些年陆续被发现验证，前不久第一张黑洞照片的问世更是从宇宙尺度上又一次证明了爱因斯坦广义相对论的正确性。

尽管相对论已经被验证，但物理学家们知道相对论并非终极理论，在前方还有更先进更迷人的理论等待他们去发现和创立。

宇宙探索未解之迷

如果没有严格的实验论证，爱因斯坦和一个神棍有什么区别？小爱的狭义相对论以及广义相对论，那可是经受过无数考验的存在。

狭义相对论的实证——世界的伤痛

1905年，物理历史的第二个奇迹年。爱因斯坦当年提交了5篇论文，其中三篇都达到诺奖级别。而狭义相对论以及大家耳熟能详的E=mc2，当然也包括其中。

E=mc2用最简单的话来说，这个等式的意思是：质量和能量是等价的。它们是同一东西的两种形式：能量是获释的质量；质量是等待获释的能量。这个等式意味着，每个物体里都包含着极其大量──超出你想象的能量。

如果你是个普通成年人，你的身体里面就包含着不少于7×10的18次方焦耳的潜能──爆炸的威力足足抵得上30颗氢弹——只要是你知道怎么释放它，而且愿意这么做就可以了。

当时，的确没太多人相信；但是现在，你去问问日本人吧，作为唯一亲身经历爱因斯坦理论给予恐惧的种族，他们都是可靠的证人。

广义相对论的实证——宇宙的本质探索

爱因斯坦从一开头就清楚地认识到，狭义相对论里缺少一样东西——引力。狭义相对论之所以“狭义”，是因为它研究的完全是在无障碍的状态下运动的东西。在此后10年的大部分时间里，他一直在思索这个问题。直到1917年初发表了题为《关于广义相对论的宇宙学思考》的论文。

斯诺是这样回忆这段历史的：“要是爱因斯坦没有想到（狭义相对论），别人也会想到，很可能在5年之内。这是一件在等着要发生的事。但是，那个广义相对论完全是另一回事。没有它，我们今天有可能还在等待那个理论。”

宇宙的本质其实就是引力的本质，人类要进入星辰大海，就必须拿下引力。爱因斯坦给大家指明了引力的方向，我们顺着指引，就可以放心的往前走了。至于爱因斯坦对于引力的最著名的预言，就是引力波啦。

美国作为人类之光，耗时16年，总共花费5.6亿美元，终于交出了一份完美的答案——实际测量到引力波的存在：

这真是一段超越亿万光年，人类才看到的宇宙终极琴弦扰动啊。

相对论的未来展望

人类的寿命极其有限，宇宙的广阔又极其超乎想象。进入宇宙，必须突破时空维度的限制，爱因斯坦还有一个预言，是人类遨游宇宙的关键——爱因斯坦-罗森桥——虫洞。

同学们，为了星辰大海，起航吧，我看好你们！

结语

这下子题主满足了吧。

猫先生内涵科普

相对论

爱因斯坦的相对论分为狭义相对论和广义相对论。狭义相对论是1905年提出的，而广义相对论是1915年提出的，距今已经有100多年的时间了。那这两个理论都被验证了吗？

想要了解是不是被验证了，我们首先要搞清楚相对论到底说了什么？

首先，狭义相对论其实是建立在光速不变原理和相对性原理之上的理论。爱因斯坦统一了时间和空间，认为时间和空间不应该被分立来看，而应该是结合起来看，并称为时空。

简单来说，其实狭义相对论研究的就是惯性参考系或者说平直时空（匀速运动的情况）的运动规律。

这个理论有几个推断，比如：时间膨胀效应、尺缩效应、同时性的相对性等等。而广义相对论则研究的是弯曲时空的或者说是非惯性参考系下（加速运动的情况）的运动规律。

同时，爱因斯坦通过等效原理将加速运动和引力场统一了起来，并且，他提出了引力的本质是时空的弯曲。月亮绕着地球转是因为地球压弯了周围的时空，月球沿着时空的测地线在运动。

以上这些实际上就是相对论内容的极度精简版本。这里要多说一句，可能你会问，那相对论和牛顿力学、万有引力定律有什么区别？

实际上，我们可以这么说，牛顿力学所描述的是宏观低速的时间，也就是速度比较慢，引力比较小的情况。至于相对论实际上是兼容了牛顿力学和万有引力定律。在低速，引力小的世界里，牛顿理论实际上是相对论的近似解，而相对论更厉害的地方在于它适用面更高，它可以适用于高速和引力较大的尺度。

相对论的验证

大致了解了相对论之后，我们聊一聊关于相对论验证的问题。

实际上，相对论刚被提出来时，很多物理学家是有点摸不着头脑的。并不像大家想象中的那样，爱因斯坦一下子震惊全世界。事实上，爱因斯坦提出狭义相对论时，只是引起了一小撮科学家的注意。后来爱因斯坦提出广义相对论，也没引起很多人在关注。爱因斯坦也一直在找寻帮手来帮他进行验证。当然，要验证相对论并不容易。

首先验证相对论的是爱丁顿，他带团队去验证的是广义相对论的内容。

当光线从引力场边经过时，牛顿和爱因斯坦的理论都预言了光线会发生偏折，只不过爱因斯坦和牛顿理论的预言是有差异的，因此，只要通过观测看一下谁预言得更准就可以高下立判了。

但是，我们要知道的是只有引力场比较强时，偏转才明显，因此，只有拿恒星来做这个实验是比较合适的，但是恒星自身又发光。因此，不好进行判断。爱丁顿选用的就是日全食的时候，这个时候进行观测，就有可能拍摄到想要的结果。

爱丁顿观测之后，通过数据分析，最终得到了爱因斯坦预言更加准确的结果。（当然，这当中有一些插曲，不过最终还是爱因斯坦预言更加准确。）于是，爱因斯坦一下子名震全世界，而这时已经是1919年了。

至于狭义相对论的验证，实际上是比较复杂的，所以科学家花了很长时间才证明了。首先，狭义相对论的核心其实是同时性的相对论。意思是说，不同参考系下的人看到的同一件事情，可能他们看到的时间是不同的。这是因为运动状态本身就会影响时空。所谓的时间膨胀，尺缩效应实际上都是这样造成的。

具体的验证试验中，最有名的当属μ子实验。要知道它是一直很不稳定的粒子，因此，很容易发生衰变，衰变成一个反电子中微子、一个μ子中微子以及一个电子。μ子的半衰期是2.2微妙。意思是说，如果你有一堆μ子，那数量减半则需要2.2微妙的时间。

按照狭义相对论，如果μ子运动速度足够快，那就会产生时间膨胀效应，因此，半衰期也就会变长。于是，科学家就利用这个原理来做实验，结果真的验证了爱因斯坦狭义相对论的正确。

当然，并不止这两个实验，关于相对论的验证实验实际上有很多，这也是为什么相对论能够成为主流科学理论的原因。

最神奇的是相对论的一些预言，现在看来真的是特别准。首先，广义相对论中有个引力场方程。这个方程预示着宇宙在膨胀。

后来，这一点也被哈勃观测所证实，当然，这里补充一点，爱因斯坦并没有预言，而是叫做弗里德曼和勒梅特的两位科学家通过这个方程预言的。而这也是宇宙大爆炸的基础。

除此之外，这个方程还预言了黑洞的存在，这同样也不是爱因斯坦做出来的，而是最早由史瓦西通过引力场方程推导而来。如今，我们都可以给黑洞绘制成图像了。

最后就是前几年探测到的引力波了，这其实是爱因斯坦预言的，当然这中间也有一些波折。

所以，根本不是验证没验证相对论的事，相对论不仅被验证了，甚至所预言的一切都精确无比。

钟铭聊科学

确实已经得到验证，这也是为什么相对论会成为现代物理学两大支柱之一，另一支柱是量子力学。

狭义相对论最好的验证就是我们每天都在用的GPS定位系统，开车的朋友应该最熟悉，它利用的原理就是爱因斯坦狭义相对论中的时间膨胀效应，速度越快时间就相对越慢！

在我们的平时生活中，时间膨胀效应太小了，可以忽略不计，不过如果速度很快，要求又跟精确时，就不能忽略不计了，比如说定位系统！

由于天上的卫星速度很快，时间膨胀效应就相对比较明显了，特别是经过时间的累积更是如此，所以必须把卫星上的时钟提前修正好，以保证和地球上的时钟一致，不然定位系统就会彻底失效陷入紊乱，直接把你导航到沟里！（除了速度影响时间，还需要考虑引力）

另外还有就是原子弹氢弹是狭义相对论质能方程的直接实际应用！

广义相对论也有很多验证例子，比如说水星近日点进动，光线经过大质量天体附近时会发生弯曲，还有引力波的发现，前些日子拍到的黑洞照片也是广义相对论的预言。广义相对论也让虫洞的存在成为可能，不过目前科学家们还没有发现虫洞，或许未来我们能够发现虫洞并通过它进行星际旅行！

宇宙探索

如果对相对论研究的越深入，就会对这个理论越没有信心。

狭义相对论的逻辑基础是：1.以光速不变取代牛顿的绝对时空观，也就是否定惯性定律。2.承认相对性原理普遍成立，这一点彭加勒比爱因斯坦提出的要早；彭加勒认为相对性原理普遍成立，是认为伽利略变换普遍成立，从来没有认为洛伦兹变换也符合相对性原理；因此彭加勒拒绝承认与狭义相对论有任何关系。

狭义相对论的逻辑基础就是自相矛盾的：以否定绝对时空来否定惯性定律，又以相对性原理肯定惯性定律；相对性原理就是惯性定律的普遍形式。

这个自相矛盾的理论，主要建立在所谓的思想实验上，也就是主观认定上，并以数学演绎来强化其主观认定，闵可夫斯基几何与黎曼几何就是主观认定的数学工具。

质能方程的推导依据是经典力学的功能原理，按照群论，如果一个群中逆变换不存在，那么这个群的运算结果就不成立。至今，也没有哪位大师能从质能方程逆推出功能原理来。如果质能方程的逆变换不存在，那就说明质能方程不成立，物质的能量不可能是质量与光速平方的乘积，质量和能量也不是一回事。

狭义相对论之所以在二十世纪初产生并走红实在是不得已而为之。麦克斯韦电磁场理论中的电磁波的传播速度为一恒量，不满足伽利略变换，因此电磁理论的普遍适用性无法得到证明。这个矛盾的本质其实就是场与加速度的关系问题，由于认定场是电磁传播的媒介而不是加速度，所以电动力学与牛顿力学没有共同基础。从某种程度上来说，狭义相对论就是为了使以场为基础的电动力学有一个普遍适用的时空，这关系到场论的生死存亡。在无法找到更合适的理论之前，狭义相对论就是唯一能满足场论的时空理论。

在技术方面，很少会用到相对论的理论，不仅是因为繁琐复杂的计算方法，还因为最精密的仪器也观测不出所谓时空收缩；况且，狭义相对论本身并没有新的物理内容，只是尝试着将经典物理学统一在一个时空中。

现实中，科幻作家或许比物理学家对相对论更有兴趣。按照牛顿的天体力学，航天技术引领了二十世纪的科学技术，如果按照相对论别说发射人造卫星，只怕连超高音速飞机都造不出来。计算机理论、数理逻辑、控制论，等等，更是彻底抛弃了爱因斯坦的几何决定论才成为二十世纪的技术基础。

经济相对论580

狭义和广义相对论都由爱因斯坦分别在1905年和1915年提出，是世界上最先进的科学理论，为基础物理奠下了坚实的基础。也都已经被世界各国严格验证很多遍，种种实验和观察都验证了两大相对论的正确性，今年的“M87黑洞”照片就是有力的证明。

大多数人比较熟知广义相对论，因为今年4月10日公布过第一张M87黑洞照片，让大众上了一堂科普课。而狭义相对论所知者并不多。

狭义相对论的主要内容是狭义相对性（狭义协变性）原理（所有物理定律在惯性参考系中都是平权的，不存在绝对静止的空间），和光速不变原理，表达式为：S（R⁴,η₋αβ）。

狭义相对论有6大验证实验：1.相对性原理检验;2.光速不变检验;3.时间膨胀检验;4.缓慢运动媒质的电磁现象;5.相对论力学;6.光子静止质量上限检验。

相对性原理检验在物理实验上，有电动力学、光学、电磁感应现象等，都有力的证明了它的正确性。现在就说说“电磁感应现象”：这是物理学家法拉第1831年实验的闭合电路中，导体在磁场内做切割磁感线运动，使导体产生电流的现象。这就说明了任何力学和电磁学的现象无法区分惯性系的绝对运动。

广义相对论是基于狭义相对论的基础上延伸而来，它是物质间相互作用的引力理论，也是对牛顿绝对时空的修缮，引力其实是时空曲率的程度。这个理论是爱因斯坦在1915年提出。表达式为：R₋uv-1/2×R×g₋uv=k×T₋uv。

前文也说过广义相对论的黑洞照片验证，人们切实的感受到了黑洞的震撼，也让爱因斯坦的广义相对论得到了最有效的验证。

除此以外验证广义相对论的实验还有：1916年，美国的引力探测器探测到的引力波;宇宙中的引力透镜效应;日常生活中常见的卫星导航仪;中国射电望远镜天眼探测到的脉冲星…

总之验证狭、广义相对论的证据已经多得数不胜数，相对论也为人类发展提供了坚实的理论基础。宇宙中还有无数的未知等着人类去发现和探索。

弄潮科学

爱因斯坦狭义和广义相对论是否得到实验的严格验证？这些验证实验具体如何做的？

如果狭义和广义相对论没有获得严格意义上的论证，那么爱因斯坦也不会成为有史以来最伟大的科学家，但从两者所描述的对象对于围观群众来看，似乎都是极难获得验证的，种花家今天就来介绍下，大神爱因斯塔的狭义相对论和广义相对论中关键论点是如何获得验证的！

一、狭义相对论和广义相对论中都有哪些关键论点

要了解两者是如何获得验证的，当然得先来了解下两者都说了什么，否则可无从谈起，狭义相对论是爱因斯塔在1905年提出的，广义相对论是1915提出的，但在1916年才发表！狭义相对论适用与惯性系，参考的是平直时空，因此爱因斯坦在狭义相对论中的适用性上认为存在极大的不足，因此一直在寻找一种能适用包括惯性系在内的黎曼时空！

1、狭义相对论中的关键论点

质能方程、质速关系、时间膨胀、尺缩效应等

2、广义相对论中的关键论点

时空弯曲、黑洞、引力透镜与引力波等

对于狭义相对论中的激进观点，科学界普遍处于比较保留的态度，但前沿科学家比如刚刚量子力学起步的普朗克等迅速表示接受并不遗余力的支持，正由于大批科学家的影响，科学界从保守很快转为拥护并支持，但对于热门的诺贝尔奖却与之无缘，关键也是评选委员会对于天书般的理论根本不予以采纳，而广义相对论则更为之夸张.....废话多了，咱还是来说说如何验证吧！

• 其实狭义相对论中的几个关系在当时极难获得实验证据支持，首先真正被验证的反而是广义相对论中的引力弯曲光线的现象，因为在广义相对论发表后的第三年，即1919年5月29日发生了日全食，英国天文学家Arthur Eddington爵士组织的两队科学家分别在西非沿海的普林西比岛和巴西的索布拉尔拍下了整个日食过程，论证引力弯曲光线的事实！
  

尽管当时的观测上存在一定的瑕疵，爱丁顿爵士也差点因操之过急而出现纰漏，但最终修正了数据，用加权平均法证明光线确实早于理论值，证明光线被太阳的引力所弯曲！

• 第二个被普遍论证的是质能方程
  

当然日本的广岛和长崎成了事实上的被论证的依据，尽管在放射性衰变和核试验早已论证了E=MC^2这一事实，但与任何测试相比，更没有在全世界目睹之下来得更为直接！

裂变会损失质量，而损失部分的质量遵守质能方程，尽管广岛原子弹仅仅损失了1g的质量，但其所释放的能量高达2万吨TNT当量！

• 第三个被验证的理论是黑洞
  

黑洞是天才史瓦西同志在一战战场上推导出来的天体，理论上存在但事实却陷于条件无法观测，当然先不忙验证，我们先来认识下大神史瓦西！

居然还有在战场空隙中钻研科学的，你不得不佩服大神的脑洞，也许人家只是拿这个作为闲暇时光的娱乐而已！

天鹅座的X-1一个强烈的双星X射线源，它是1965年被发现的，是人类发现的最早黑洞之一！为何认为其是一个黑洞？因为其吞噬伴星HDE 226868（8.9等的变星，直径大约2500万千米）的恒星物质，爆发出强大的X射线，而根据其引力扰动计算，这个伴星的质量超过了太阳的8.7倍！很明显这是一个黑洞！当然在2019年4月10日晚发布的第一张黑洞照片，则从视觉上再一次证明了爱因斯坦的伟大！

• 第四个被验证的是时间膨胀效应

  
  

而且这个验证每天都在进行，现代人类已经离不开全球定位系统，不是GPS就是北斗，或者格洛纳斯，再不济还有伽利略和印度日本的局部定位系统，原子钟必须修正速度以及引力造成时间变化，才能更准确的引导地面各种定位应用的准确定位，否则误差可能就会增加到几十米甚至累积错误将会无法使用定位系统！

• 第五个被验证的是引力波

  
  

历时16年，总共耗资达到了5.6亿美元的LIGO引力波天文台验证引力波事件！为爱因斯坦的广义相对论画上了完美的句号！

北京时间2016年2月11日23点30分，物理学家宣布人类首次直接探测到引力波！两台探测器探测到的波形完美契合！

两者几乎就是一致的，直接表明这不是误差，而是来自真正的引力波事件！

• 关于相对论的未来展望
  

当年爱因斯坦为修正宇宙膨胀带来的观测“误差”而引入了“宇宙常数”，后来被哈勃请到天文台实际观测后将“宇宙常数”的引力场方程，在暗能量被发现之后，也许可能会被请回来，当然到现在为止并没有证据表明可以这样操作，但事件发展正朝着这个方向前进！假如成真，我不知道您要说什么，但我只想说两个字........你猜猜看？

当然知道您会说还有一个爱因斯坦-罗森桥，也就是传说中的虫洞，当然这并非是相对论中的论点，而是一个假设，当然连爱因斯坦也不太相信这种说法，但也有可能存在，那么如果被证明确实有呢，这下这两个字留给各位想像啦........

星辰大海路上的种花家

谈人脑什么时候钻研理论物理最合适？

理论物理是公认最难基础科学研究之一，那人脑什么时候切入钻研它最合适呢？50岁左右。为什么？因为最难的钻研必须匹配最强的大脑，而纵观人一生中大脑最强阶段在50岁左右。理论物理它是一个物理体系物理整体，就要求人脑对宇宙大自然万象有足够了解，全局性，推演，归纳，逻辑分析，总揽总结。就要求人脑足够成熟和巅峰期。倘若人脑30岁切入钻研理论物理，大脑成熟度不够必钻错方向而不得。倘若人脑70岁切入钻研理论物理，大脑随体衰钻研度会下降。

那么既然50岁开始切入钻研理论物理较合适，那50岁之前该做什么呢？准备工作:

1，对大脑进行长期的自觉的训练，养成独立思考独立琢磨的思维习惯。

2，读书对知识面点到为止，不必花过多时间于重复的知识上，取知识内涵逻辑，弃形式上的伪知识。

3，行万里路，参与社会实践，多变换地域及工作及行业，经历多会提升你对世界认识的成熟度自信度逻辑度。

4，有了解世界，宇宙大自然始终如一的兴趣。

天山我才

人类随着进化，手、脚、大脑的工作能力有了显著的提高，同时一些不常用的身体机能也在退化，但都遵循着一个原理，这个原理就是适应生存需要。现在人的大脑较原始人有了质的改变，但是很多思维框架还遵循着进化和生存的基本需要。人的大脑其实并不是优先服务于逻辑的严谨性，而是服务于生存。所以总结经验，从经验中提炼出生存法则是大多数人的思维框架。现在科学，理论物理学，化学等许多科目发展至今已经完全抽象化了，所以在生活中很难找到直接的论证办法，因此很多存有普遍思维模型的一般人就会存在着信与不信这两种简单粗暴的理解方式。

而科学的理论阶段先要经过证据的论证阶段，思想实验，和试验验证阶段。爱因斯坦的很多理论在提出的时候是在思想试验的阶段描述的。普遍大众很难接受或者盲目相信，这很正常。

1919年人们已经发现光在引力场中的轨迹是会偏差的，正如广义相对论所预测，

EASYGET老张

1905年，爱因斯坦给出了狭义相对论，1915年又给出了广义相对论。相对论问世100多年来，经历了无数次的实验检验，预言的一些现象也一一得到了证实。相对论早已成为现代物理学的重要支柱之一，并且现在已经在一些领域得到了应用。现在谈论如何证明相对论，就好像是在谈论如何证明万有引力与距离的平方成反比一样，已经成为比较基本的实验。像检验光速不变原理、检验相对性原理、检验时间膨胀、相对论力学实验等等都可以看做是对相对论的检验。

现在几乎所有的粒子物理实验都要与相对论打交道。加速器将粒子的速度加速到接近光速时相对论效应就会明显的表现出来，为此科学家们按照相对论的计算调整电场和磁场，设计制造出了同步加速器。大型加速器的出现不仅证实了相对论，也是相对论的应用。

现在无人驾驶等技术的发展迫切需要更精确的卫星导航，现在的卫星导航需要用到相对论进行时间修正。卫星在高空中高速绕地球转动，按照狭义相对论，高速飞行的卫星上的钟会变慢；按照广义相对论，处在高空弱引力场中卫星的钟会变快。一快一慢并不能抵消，最后需要人为的修正。这也是属于相对论的检验及应用。

上世纪40年代时，科学家就通过对宇宙射线的观测证实了狭义相对论。μ子静止时的寿命约为2.2微秒，其速度约为光速的0.998倍。μ子在大气层外产生后，只能走过大约660米的距离，对宇宙射线的研究却发现大部分μ子能够穿过大气层到达海平面附近。这可以用相对论的钟慢效应或尺缩效应来解释。在μ子的角度看起来，大气层的厚度变薄了；在地面的观察者看起来，高速运动的μ子的时间变慢了。故μ子能够到达地面。

爱因斯坦给出广义相对论时给出过三个实验检验方案，光线通过大质量星球附近时的偏折、引力红移、行星近日点的进动。这三个实验是检验广义相对论的比较典型的实验。

光线的偏折在1919年被爱丁顿证实，当时就引起了轰动，比解释了水星近日点的进动还要令人振奋，因为水星近日点的进动是早就被发现，而光线的偏折却是根据理论预言出来的，就像当年根据万有引力预言了海王星的存在。当时爱丁顿做实验的时候需要等待日全食的时机，现在可以用射电望远镜观测射电信号在太阳附近的偏折证实广义相对论。

按照广义相对论，引力场强的地方时间流逝的慢。根据光速不变原理，大质量天体发出的光在靠近天体附近时周期就会变长，频率就会变小，光会向红光方向移动，这就是引力红移现象。测量宇宙中致密天体发出的光，并与地球上相应原子的光谱对比，发现红移量与广义相对论的预言一致，从而证实了广义相对论的正确。

關鍵字: 霍金 相对论 验证