最近,首张黑洞的照片“又又又又……”又一次证实了爱因斯坦相对论的正确性。为什么要加这么多的“又”呢,看看在过去的100多年科学界对相对论的验证你就知道了。
在1905年提出狭义相对论之后,1915年爱因斯坦又提出了广义相对论,指出了质量会使时空发生扭曲,他预言道,当光线经过大质量的天体周围时,会因为时空的扭曲而发生明显的偏折。他的理论颠覆了当时人类对时空本质的认识,令很多人都难以相信。
1919年,爱因斯坦的粉丝-英国科学家亚瑟.斯坦利.爱丁顿,他带领着自己的团队,利用日全食的机会,分别在非洲和南美洲测量了太阳附近恒星的星图,通过对测量结果的对比,他们发现这些恒星的位置与日面有一定的偏差,而这个偏差的幅度与广义相对论相符,也就是说当其它星体发出的光线在太阳附近的空间产生了弯曲。这是对广义相对论的第一次验证,消息一出,全世界的科学家都对爱因斯坦刮目相看,在接下来的日子里,大家都会有意无意的在实验中验证相对论的正确性。
美国天文学家沃尔特.西德尼.亚当斯是一位专门研究恒星光谱的科学家,在爱丁顿首次证实广义相对论的预言之后,他也用自己研究的对象-天狼星B来进行验证。通过对多年的观测数据分析,他于1925年宣布,天狼星B的光谱线位移完美的符合了广义相对论。
1938年,德国物理学家奥托.哈恩和弗里茨.斯特拉斯曼,他们在实验中用一种慢中子来轰击期铀核,首次发现了狭义相对论描述的核裂变现象。在1942年,美国芝加哥大学成功的启动一座核裂变反应堆,这是对狭义相对论的完美验证。1945年8月6日,根据核裂变原理制造的末日武器被投掷到了日本广岛,这让爱因斯坦一直耿耿于怀,对此他曾说道:“如果早知道会是这样,那我宁愿只是当一个修表匠!”
1964年,美国天文科学家李.夏皮罗在对火星、金星以及水星的雷达试验中发现,雷达回波有延迟现象,经过计算,这基本符合广义相对论中的理论值,但有大约1%的偏差。
1969年,美国哈佛大学的科学家旁德和雷勃卡用实验证实了广义相对论描述的“引力红移”现象。
狭义相对论中描述时间和速度的关系在当时看起来相当的不合情理,为此,科学家Hafele和Keating在1971年设计了一个铯原子钟飞行实验,在实验中,几个经过精确校准过的原子钟,在经历了不同的加速过程后,其计时产生了误差,经测量与狭义相对论中的钟慢效应公式几乎完全一致。1996年、2010年,英国国立物理实验室又搞了两次更高精度的原子钟飞行实验,都得到相同的结果。
广义相对论指出,当双星系统在互相公转时,会搅动时空产生引力波,从而损失其轨道能量。1974年,美国普林斯顿大学的物理学家约瑟夫.泰勒和拉塞尔.赫尔斯,在对PSRB1913+16脉冲双星系统的研究时发现了这一现象,这是引力波存在的首次观测证据,虽然是间接的。
1976年,美国海盗号火星探测器证实了引力时间延迟现象。
1979年,科学家Walsh领导的团队首次观测到引力透镜现象,他观测到了一个类星体通过引力透镜效应形成了两个图象,1987年,科学家Hewitt首次观测到“爱因斯坦环”。
GPS卫星定位系统于1958年研制,1964年正式使用,但在使用过程中,其授时系统老是与地面出现偏差,后经研究发现,这个偏差值与狭义相对论中的“钟慢效应公式”以及“引力时钟变慢效应公式”计算出来的结果惊人的一致。后来相关人员根据狭义相对论对GPS进行了调整,才得以使这套系统精准的工作。
2002年,土星探测器卡西尼号再次验证了引力时间延迟现象,并将精度提升到了小于0.002%。
2004年,NASA发射的引力探测器B,其观测结果证实了广义相对论所描述的测地线效应以及参考系拖拽效应。
2010年,由来自美国和德国的马勒、朱棣文和彼得斯组成团队,他们通过物质波干涉实验,再一次证实了广义相对论描述的“引力红移”效应。
2014年,美国哈佛-史密松天体物理中心宣布,他们在宇宙微波背景中找到了引力波留下的痕迹。
2016年,LIGO首次探测到了13亿光年外的两个黑洞在合并时产生的引力波。
2019年,由事件视界望远镜(EHT)观测到的首张黑洞照片问世。
时至今日,除了光速不能被超越以外(这只能被证伪),爱因斯坦在相对论中提出的所有预言几乎都被证实。大家也可以清楚的了解到爱因斯坦在科学界的崇高地位并不是浪得虚名,那么为什么爱因斯坦能在100多年以前就有这么高的科学水平呢?本人觉得除了他自己以外,没有人能知道答案。
据传在1952年的时候,有一个名叫路易斯.加纳德的粉丝曾给爱因斯坦写了封信,在信中他向爱因斯坦询问UFO和外星人是不是真的存在,而爱因斯坦的回复却是:“我不知道那些是什么东西,我也没有兴趣知道。”这是不是说明了一些问题呢?
好了,今天就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见