爱因斯坦广义相对论的预言
爱因斯坦在1915年提出的广义相对论彻底改变了人类对时空和引力的认知。在2015年引力波的探测验证了广义相对论理论的所有的预言。
广义相对论的意义,用爱因斯坦自己说的话总结就是“想象力比知识更重要”。宇宙的本质可以通过数学方程预判,引力波的发现正是数学想象力的胜利——人类通过抽象理论“听”到了时空的振动。
以下是广义相对论的核心预言及验证情况
1,水星近日点进动
水星绕太阳的轨道并非完全闭合,其近日点(离太阳最近的点)会缓慢“漂移”。牛顿力学无法解释这一现象,但广义相对论通过时空弯曲理论完美计算出了每世纪43弧秒的进动值。这一预言验证了时空弯曲的几何效应。
2,光线在引力场中偏转
爱因斯坦预言,当星光经过大质量天体(如太阳)附近时,路径会因时空弯曲而发生偏转。1919年日全食观测中,科学家测得星光偏转角度为1.7秒,与理论预测一致。这直接证明了“引力是时空弯曲的表现”
3,引力红移
在强引力场中(如白矮星表面),光的波长会向光谱的红端偏移。这一现象于1925年被观测证实。例如,地球上的时钟比卫星上的时钟走得稍慢(GPS需修正这一误差)
4,引力波的存在
广义相对论预言,大质量天体的剧烈运动(如黑洞合并)会引发时空的涟漪——引力波。2015年,LIGO首次探测到双黑洞合并产生的引力波信号(GW150914),直接验证了这一预言
5,黑洞与时空奇点
理论指出,超大质量天体的坍缩会形成连光都无法逃逸的“黑洞”。2019年人类首次拍摄到黑洞照片(M87*),其阴影形状与广义相对论预测完全吻合