易坊好文馆

  1. 首页 > 生活百科 >

相对论 100年前发生的一次日全食，彻底改变人类对宇宙的认识

相对论 100年前发生的一次日全食，彻底改变人类对宇宙的认识
文章插图

一直以来，天文学家观测到的各种天体运动都在牛顿万有引力定律的支配之下。甚至，天文学家还通过牛顿的引力理论直接预言了海王星的存在。然而，后来发现的水星近日点进动问题让天文学家感到不安。
牛顿引力理论的局限性
以太阳作为静止参照系，水星环绕太阳运动的轨道并非是封闭的。因为受到其他天体引力的作用，水星的近日点在不断发生变化。根据测量，水星的近日点进动值与牛顿引力理论的预言并不完全一致，两者相差每世纪43角秒。虽然这个误差很小，但是不能忽略，一定有其他因素在起作用。
相对论 100年前发生的一次日全食，彻底改变人类对宇宙的认识
文章插图

当时天文学家的猜测，水星的轨道之内可能还存在一颗行星，其引力作用使水星的近日点进动出现了异常。这就像由于海王星的存在，导致天王星的运动受到引力摄动。然而，无论天文学家怎样搜寻，都没能找到水内行星。
【 相对论|100年前发生的一次日全食，彻底改变人类对宇宙的认识】新的引力理论
到了1915年，为了解决引力无法纳入狭义相对论框架的问题，爱因斯坦创立了另一种引力理论——广义相对论。爱因斯坦认为，引力其实是由物体弯曲时空之后产生的几何效应。质量越大的物体会更加剧烈弯曲时空，使得经过其附近的任何东西（包括光）都要在弯曲的空间中运动，这样就会表现出引力效应。
相对论 100年前发生的一次日全食，彻底改变人类对宇宙的认识
文章插图

爱因斯坦通过计算发现，广义相对论可以完美地解释水星近日点的反常进动现象。除此之外，金星、地球等行星的近日点进动也都完全符合广义相对论的预言。
此后，爱因斯坦又预言了光经过引力场时，其行进方向会发生偏转，他计算了光经过太阳边缘所发生的偏转角度。虽然牛顿的万有引力定律也能预言光经过太阳边缘会有偏转，但偏转角度只有广义相对论预言值的一半。对此，英国天文学家爱丁顿决定用实验来确定哪个理论预言是正确的，日全食是最好的机会。
星光偏转实验
相对论 100年前发生的一次日全食，彻底改变人类对宇宙的认识
文章插图

在白天，明亮的太阳会淹没其周围的背景星光，所以我们在地球上无法观测到太阳附近的恒星。但在日全食期间，太阳被月球完全遮挡住时，我们可以观测到太阳附近的背景恒星。通过拍摄这些恒星，以确定它们在天空中的位置，并将其与在夜空中的位置作对比，这样就能测出星光经过太阳边缘时所发生的偏转角度。
相对论 100年前发生的一次日全食，彻底改变人类对宇宙的认识
文章插图

在100年前，也就是1919年5月29日，爱丁顿通过日全食测出了星光偏转角度，结果证明了广义相对论的正确性，并且牛顿错了。不过，爱丁顿的测量误差其实很大，他误打误撞地证实了广义相对论。但爱丁顿的实验原理并没有问题，后来的天文学家通过更为精确的实验，证实了星光偏转。
相对论 100年前发生的一次日全食，彻底改变人类对宇宙的认识
文章插图

不管怎样，得益于爱丁顿的观测结果，爱因斯坦与他的广义相对论从此享誉世界。广义相对论彻底改变了人类对宇宙的认识，这个引力理论的预言至今还在不断得到证实。
爱丁顿是最早接受广义相对论，并对该理论进行宣传的物理学家之一。当年，爱丁顿被问及理解相对论的人是否只有三个，他则回答“第三个人是谁？”。

    推荐阅读


    上一篇：a股 准备，上车！明日低吸这只股

    下一篇：火星 “希望号”火星探测器将进入火星轨道，“天问一号”只慢了一天？