广义相对论(颠覆爱因斯坦的相对论?)
一大早看到国内某大学教授说:爱因斯坦的相对论被推翻了!
我的眼睛一下子睁大了,然后冷静了两秒,笑了几声。就这样?并颠覆相对论?
凭常识,我们可以以小学生和初中生的水平来判断这位教授的傲慢。太可笑了。
首先从物理学史来说,即使你没上过大学物理,只要去图书馆翻翻一些科学史就知道以下著名的实验验证:
水星近日点进动
水星离太阳最近,根据牛顿定律预测其轨道是一个完整的椭圆轨道,但实际上并非如此。没有周期轨道会发生岁差,即每次轨道线不重合(一个世纪的轨道差约为41 ~ 43弧秒)。爱因斯坦的广义相对论完美地解释了这一现象(由相对论效应的时间空畸变引起)。不仅如此,还可以很好地解释地球等其他行星的近日点进动。随着现代研究方法的发展,对大质量恒星坍缩并相互绕转时形成的双星不稳定轨道偏差的测量与相对论的预言完全一致。
光的引力红移
爱因斯坦在发表广义相对论后不久就意识到,如果光穿过大质量天体,时间空弯曲效应是不可忽略的,强大的引力会拉长光中可测的测光波长,从而改变光的颜色。高中生都知道,光的波长越长,能量越小,越偏向红色一侧。波长越短,能量越大,越偏向蓝色或紫色一侧。1958年后,被哈佛大学庞特·雷布卡的实验所证实。
相对论标度效应
相对论否定绝对时间空的观点,提出空是相对的,时间也是相对的,取决于观察者选择的参照系。也就是说,在同一个参照系中观察静止的尺子时,长度不会发生变化,但对于另一个参照系中的人来说,尺子的长度会收缩。这一点可以用电荷运动产生的电场延迟效应来验证(应用于物理电磁波和电子通信专业)。
此外,为了更清楚地观测相对论效应,美国NASA于1976年向Tai 空发射了引力探测器。探测器携带原子钟,研究人员的目的是探测光波的频率变化。这次是在6200英里空的高度。科学家证实,探测器上的原子钟比地球表面的时钟快了40亿分之一,实验测量结果与广义相对论的预测仅相差7000万分之一。
在日常生活中,广义相对论在GPS的应用中发挥着重要作用。没有广义相对论的修正,GPS就不能正常工作。
重力时间延迟:夏皮罗效应
通常被列为广义相对论的第四个经典验证。欧文·夏皮罗提出了另一个可以在太阳系验证广义相对论的实验。实验室记录光从A点到达B点并返回所需的时间。如果爱因斯坦是对的,光在大质量天体附近传播,需要很长时间才能通过(弯曲的路径变长)。
20世纪60年代,夏皮罗提出,当水星经过太阳附近时,可以通过反射水星的雷达信号记录返回时间来验证该实验。夏皮罗计算出,与没有太阳的情况相比,太阳的引力会使雷达信号的传播时间延迟200微秒。
自1966年以来,该实验在麻省理工学院使用了120英尺宽的“干草堆”雷达天线来接收水星反射的雷达信号。实验与夏皮罗的计算符合得很好,误差小于5%。
1979年海盗船探测器登陆火星为验证夏皮罗效应提供了机会,精度提高到0.1%。2003年,意大利科学家利用卡西尼飞船飞往土星,将实验精度提高到只有0.002%。这些实验一次又一次证明了更高精度的广义相对论。
验证相对论的效应有很多,比如引力波探测、参照系拖曳效应、等效原理解释等等。
燕山大学教授所谓的对相对论的颠覆是荒谬的,这不是科学可以质疑的问题。爱因斯坦的相对论本身就是先进的,他的理论思维的深度和广度从这个理论诞生之日起就很难被实验所验证。随着技术的突破和知识的提高,逐渐被人们接受和认可。至少以上现象都被证实了,那么颠覆呢?只能说,随着技术的发展和知识水平的提高,相对论需要修正,这是可能的。希望我们国家的科研工作不要再这样出丑了!
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