返回顶部

如果没有爱因斯坦,我们可能会错过广义相对论

[复制链接]
淵虹Lv.6 来自手机 显示全部楼层 发表于 2022-12-1 08:19:00 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
在19世纪末,我们所认为的“底子科学”正在迅速发展,导致了两种差别的相互辩论的观点。在大多数保守派中,麦克斯韦的电磁学理论代表了一项惊人的成就:将电和磁理解为一种单一的、同一的现象。再加上牛顿的万有引力和活动的力学定律,好像宇宙中的统统都都能得到表明。但很多年轻和新兴的科学家,却看到了恰恰相反的情况:宇宙正处于危急的边缘。


当速率接近光速时,时间的膨胀和长度的紧缩违反了牛顿的活动定律。当我们跟踪水星的轨道数个世纪后,我们发现它的进动与牛顿的猜测有少量但重要的偏差。另有放射性这样的现象在当时现有的框架内是无法表明的。


1905年在科学史上被理所当然地称为爱因斯坦的“奇迹年”。在那一年发表的一系列论文中,爱因斯坦一举改变了我们对宇宙的见解。他提出了狭义相对论,与此同时,爱因斯坦还发表了其他重要著作:质能方程、光电效应和布朗活动。这导致了整个物理学领域的很多重要的后续发展,但是最大的标题仍然没有解决:水星的轨道发生了什么?

从第谷·布拉赫时代开始的数百年里,我们不停在跟踪水星的近日点,并发现了令人震惊的事变:与牛顿引力理论的猜测差别,水星并没有在每次完成轨道运行后回到相同的位置。然而,有一个已知的因素会使水星的轨道变得复杂:太阳系中另有其他天体也对水星施加引力,从而导致额外的岁差效应。


因此,思量到这个因素之后,牛顿力学猜测的水星近日点进动是每世纪5557角秒。然而,早在20世纪初,我们就已经确定观测到的近日点进动是每世纪5600角秒。为相识释这额外的岁差,产生了很多智慧的想法。很多人认为,大概在水星内部另有一颗迄今尚未被发现的行星,它的引力影响导致了我们所看到的岁差。然而,只管进行了过细的搜刮,我们仍然没有找到任何物体。
在此期间,与爱因斯坦同时代的亨利·庞加莱指出,如果你思量到水星(所有行星中最快的行星)绕太阳运行的速率并将狭义相对论应用于它,你会朝着正确的方向迈出一步。但终极,狭义相对论应用于水星轨道之后也有偏差。
究竟上,早在狭义相对论出来不久,爱因斯坦就知道该理论的缺陷:不能处理加速标题也不能处理引力标题。当时,爱因斯坦就知道要对它进行扩展。后来,爱因斯坦想出了著名的电梯头脑实验,把加速率场与引力场等效,也就有了后来的等效原理,它和广义相对性原理一起成为了广义相对论的底子。在1915年,爱因斯坦终于提出广义相对论,一言以蔽之:“质量和能量告诉时空如何弯曲,而弯曲的时空告诉物质和能量如何活动”。

后来,爱因斯坦使用广义相对论成功解决了水星的轨道标题。引力时间膨胀、光线弯曲、引力透镜、引力波等也都在广义相对论的掌握范围。本日,由广义相对论控制的宇宙是我们迄今为止所构建的最成功的图景,它始于引发热大爆炸的暴胀状态,除了“正常物质”之外,还包罗某种情势的暗物质和暗能量。但是,只管我们取得了巨大的成功,我们仍在寻找更好、更成功的形貌现实的方式。
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

天盟传媒网是一个由会员自行发布传媒的平台,一家集新闻稿发布平台,软文发稿平台,广告交易平台,媒体投放平台,为一体的全网媒体资源自助发布平台。尽一网在手,晓其所有!人人都是传媒者!。
  • 官方手机版

  • 微信公众号

  • 客户端下载