請問,愛因斯坦狹義和廣義相對論是否得到實驗的嚴格驗證?

2020-12-03 蘇米的科學界

請問，愛因斯坦狹義和廣義相對論是否得到實驗的嚴格驗證？這些驗證實驗具體如何做的？

狹義和廣義相對論都由愛因斯坦分別在1905年和1915年提出，是世界上最先進的科學理論，為基礎物理奠下了堅實的基礎。也都已經被世界各國嚴格驗證很多遍，種種實驗和觀察都驗證了兩大相對論的正確性，今年的「M87黑洞」照片就是有力的證明。

大多數人比較熟知廣義相對論，因為今年4月10日公布過第一張M87黑洞照片，讓大眾上了一堂科普課。而狹義相對論所知者並不多。

狹義相對論的主要內容是狹義相對性（狹義協變性）原理（所有物理定律在慣性參考系中都是平權的，不存在絕對靜止的空間），和光速不變原理，表達式為：S（R,ηαβ）。

狹義相對論有6大驗證實驗：1.相對性原理檢驗;2.光速不變檢驗;3.時間膨脹檢驗;4.緩慢運動媒質的電磁現象;5.相對論力學;6.光子靜止質量上限檢驗。

相對性原理檢驗在物理實驗上，有電動力學、光學、電磁感應現象等，都有力的證明了它的正確性。現在就說說「電磁感應現象」：這是物理學家法拉第1831年實驗的閉合電路中，導體在磁場內做切割磁感線運動，使導體產生電流的現象。這就說明了任何力學和電磁學的現象無法區分慣性系的絕對運動。

廣義相對論是基於狹義相對論的基礎上延伸而來，它是物質間相互作用的引力理論，也是對牛頓絕對時空的修繕，引力其實是時空曲率的程度。這個理論是愛因斯坦在1915年提出。表達式為：Ruv-1/2×R×guv=k×Tuv。

前文也說過廣義相對論的黑洞照片驗證，人們切實的感受到了黑洞的震撼，也讓愛因斯坦的廣義相對論得到了最有效的驗證。

除此以外驗證廣義相對論的實驗還有：1916年，美國的引力探測器探測到的引力波;宇宙中的引力透鏡效應;日常生活中常見的衛星導航儀;中國射電望遠鏡天眼探測到的脈衝星…

總之驗證狹、廣義相對論的證據已經多得數不勝數，相對論也為人類發展提供了堅實的理論基礎。宇宙中還有無數的未知等著人類去發現和探索。

相關焦點

  • 愛因斯坦是如何發現狹義和廣義相對論的?
    有些讀者對這個問題感興趣，他們想知道愛因斯坦是怎麼發現相對論的，是用實驗的方法慢慢驗證推理出來的，還是直接用數學方法和物理思想推出來的。愛因斯坦是怎麼想到要去創立相對論的呢，有哪些時代背景和機緣巧合，為什麼同時代那麼多權威的物理學家都沒有辦到，他一個畢業工作沒幾年的小毛頭是怎麼辦到的？
  • 愛因斯坦的相對論的提出始末,有沒有實驗的驗證?
    愛因斯坦的狹義與廣義相對論是否得到了實驗的驗證？愛因斯坦創立的相對論絕對是現代物理學的頂梁柱，它從誕生到如今，一直都是當代物理學研究的熱點，而且近半個多世紀以來的重大科學成果都與相對論有關係。那麼，愛因斯坦是如何創立這兩個理論的呢？
  • 愛因斯坦與廣義相對論
    在「 相對性原理」 和「 光速不變原理」 的基礎之上，愛因斯坦嚴格推出了狹義相對論的核心公式洛倫茲變換，並進一步嚴格推出「同時」的相對性，動尺收縮(即洛倫茲收縮)，動鍾變慢，速度迭加公式，質量公式，質能關係等相對論效應，建立起狹義相對論的完整大廈。在歷史上，洛倫茲收縮公式和洛倫茲變換公式都出現在愛因斯坦提出相對論之前。
  • 103年前,日全食驗證廣義相對論,因一戰打斷!卻拯救了愛因斯坦
    1905年，愛因斯坦發表了《狹義相對論》。但很快，愛因斯坦發現自己的新理論只適用於勻速運動的慣性系中，而真實世界並不是勻速運動的，而且他還發現狹義相對論並不能解釋牛頓的萬有引力定律，這就讓愛因斯坦陷入煩惱之中了。
  • 廣義相對論和狹義相對論
    所以愛因斯坦對此理論進行了顛覆。相對於牛頓力學，愛因斯坦相對論顛覆性的改變在於否定了絕對時間和絕對參照物的存在，從而改變了我們對空間和時間認知的概念，即時間和空間是物質相互作用的結果，而不是物質相互作用的背景。
  • 相對論為什麼有「狹義」和「廣義」之分?
    說起愛因斯坦，都知道他提出了著名的相對論。但是你可知道，相對論為什麼有「狹義」和「廣義」之分呢？了解「相對論」對於研究現代物理學的人來說，是十分必要的。據說，相對論的創始人阿耳伯特?愛因斯坦從小就思考這樣兩個問題:（1）如果有人跟著光線跑，並努力趕上它，那麼，這個人將看到些什麼現象呢？
  • 狹義相對論和廣義相對論的區別是什麼?
    要了解狹義相對論和廣義相對論的區別，我們首先要搞清楚，這兩個理論大概說了什麼？狹義相對論我們先從狹義相對論說起，其實狹義相對論解決了一個物理學的重大矛盾。後來，26歲的愛因斯坦提出了狹義相對論。有人說他高舉了奧卡姆剃刀原理才成功的，這個奧卡姆剃刀原理大意是：如無必須勿增實體。翻譯過來就是，咋簡單咋來。既然光速是不變的，那為啥還要假設「以太」？於是，愛因斯坦就以「光速不變原理」和「相對性原理」為基礎假設，推導出了狹義相對論。
  • 狹義相對論和廣義相對論到底有啥區別?
    之前的所有文章，我們多次談到相對論中的時間膨脹和長度收縮概念，其實這裡所說的相對論僅僅是狹義相對論，其中長度收縮僅僅是一種相對效應，也就是地面人看運動的物體，長度變短了，但是運動物體自己看自身，長度依然是沒變的，這就是長度的相對性，如果不理解這個，可以翻翻前面的文章看下。
  • 愛因斯坦的廣義相對論講的是什麼?
    廣義相對論描述的是物質與空間、運動與時空之間的精妙聯繫，揭示了萬有引力的本質。1905年，愛因斯坦提出狹義相對論，狹義相對論的時空觀已經顛覆了經典時空觀，但是狹義相對論有一個非常大的缺陷，就是只能描述慣性系，無法描述非慣性系。狹義相對論的主要工作完成後，愛因斯坦著手把相對論推廣到非慣性系，在愛因斯坦苦思之時，腦海裡閃過一個想法——電梯思想實驗。
  • 愛因斯坦又一次正確！太陽光譜的精確測量驗證了廣義相對論
    愛因斯坦在1915年發表的廣義相對論引入了時空的新概念，它表明大質量物體會引起附近時空的彎曲，而時空彎曲會引起時間變慢。但是在當時的技術條件下，能明顯測得到相對論效應的天體就只有太陽。那麼我們應該如何測量時間延緩這一效應呢？
  • 愛因斯坦廣義相對論出色地通過了有史以來最嚴格的考驗
    1915 年，愛因斯坦提出了廣義相對論，用來描述物質間引力相互作用。廣義相對論首次把引力場解釋成時空的彎曲——大質量物體將宇宙結構扭曲，創造出一口彎曲的「井」，其他物體則會圍繞其運行。一百多年後，這一理論出色地通過了有史以來最嚴格的考驗，等效原理對三星系統的預測與觀測到的脈衝星周期吻合。
  • 100年前的這次日食,首次驗證了廣義相對論
    對於物理學家來說，日食還是絕佳的「天然實驗室」，可以幫助他們驗證某些重要理論。1919年5月29日，英國科學家愛丁頓領導的日全食實驗就支持了愛因斯坦提出的廣義相對論。現在看來，當年愛丁頓力挺愛因斯坦，讓廣義相對論「一戰成名」，也使愛因斯坦獲得了世界性的影響力。
  • 愛因斯坦廣義相對論再被驗證:時空扭曲質量方式正確
    最新實驗使用已計算好質量的天體來檢驗廣義相對論預測結果是否成立。科學家希望通過該理論揭曉宇宙某些謎團。圖中是ESO 325-G004星系形成的「愛因斯坦環」。科學家通過測量恆星如何移動，從而計算出前景星系ESO 325-G004的質量。之後他們計算了環繞該星系的愛因斯坦環曲率，從而確定它對周圍空間的變形程度。
  • 美國物理學家精確實驗 證實愛因斯坦狹義相對論
    新華網洛杉磯12月22日電（記者陳勇）美國國家標準技術研究所和麻省理工學院的物理學家說，他們通過迄今最直接、最精確的實驗證明了愛因斯坦狹義相對論中著名的質能公式。　　質能公式（Ｅ＝ＭＣ2）指出，物質的總能量相當於其質量乘以光速的平方。它表明能量和質量可以互相轉換，而光速是恆定不變的常數。
  • 狹義與廣義相對論淺說---廣義相對論1
    歡迎廣大宇宙愛好者持續關注我們微信平臺！宇宙解碼公眾平臺即將推出科幻故事連載活動，將會在每周六或周日發布一篇精選科幻故事，覺得好看就分享給朋友吧！我們或許會想，由於這種情況，狹義相對論以及隨之整個相對論，都要化力灰燼了。但實際上並不是這樣，我們只能作這樣的結論：不能認為狹義相對論的有效性是無止境的；只有在我們能夠不考慮引力場對現象（例如光的現象）的影響時，狹義相對論的結果才能成立。　　由於反對相對論的人時常說狹義相對論被廣義相對論推翻了，因此用一個適當的比方來把這個問題的實質弄得更清楚些也許是允當的。
  • 廣義相對論及其實驗證明
    為此，愛因斯坦經過十年的不懈探索最終以廣義協變原理和局部等效原理為基礎於1915年建立了彎曲時空的引力理論即廣義相對論（1916年發表）。雖然廣義相對論已被普遍接受，但是廣義相對論還存在一些理論困難，例如，愛因斯坦引力場方程的許多嚴格解難以找到物理解釋；廣義相對論的量子化（量子引力）問題難以解決，等等。因此，物理學家對廣義相對論的理論基礎、重要預言和理論困難從理論與實驗兩個方面多年來進行了深入的探索，取得了長足的進展。廣義相對論有兩個基本假設：廣義協變原理和（局部）等效原理。
  • 為什麼廣義相對論比狹義相對論更完善?原因就在這裡!
    愛因斯坦有兩大著名的相對論，一個是狹義相對論，另一個則是廣義相對論。狹義相對論的提出早於廣義，並且狹義相對論的範圍並沒有廣義那麼大，而且不涉及引力。在愛因斯坦提出狹義相對論之後不久大約10年，廣義相對論便誕生了。
  • 愛因斯坦是如何將狹義相對性原理,拓展到廣義相對性原理的!
    愛因斯坦是如何將狹義相對性原理，拓展到廣義相對性原理的！此文說的明白。狹義相對論建立在狹義相對性原理【即在所有慣性系中，物理定律有相同的表達形式。這是力學相對性原理的推廣，它適用於一切物理定律，其本質是所有慣性系平權。】和光速不變原理【任何光線在「靜止的」坐標系中都是以確定的速度c運動著，與光源和觀測者運動無關。】之上。
  • 廣義相對論在當時幾乎無人能懂，後來是如何得到了世人的認可？
    愛因斯坦作為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，而眾人對愛因斯坦崇拜的原因可能並不是因為他發現了光電效應，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」。
  • 愛因斯坦的廣義相對論在地球表面上再次被證明是正確的
    廣義相對論是現代物理中基於相對性原理利用幾何語言描述的引力理論。該理論由愛因斯坦自1907年開始發展，最終在1915年基本完成。廣義相對論將經典的牛頓萬有引力定律與狹義相對論加以推廣。在廣義相對論中，引力被描述為時空的一種幾何曲率屬性，而時空的曲率則通過愛因斯坦場方程和處於其中的物質及輻射的能量與動量聯繫在一起。