爱丁顿到底有没有验证广义相对论
广义相对论的实验验证
广义相对论的实验验证（1）厄缶实验19世纪末，匈牙利物理学家厄缶用扭秤证实了惯性质量与引力质量在极高的精确度下，彼此相等。
厄缶实验的设计思想极为简单。
扭秤的悬丝下吊起一横杆，横杆两端悬吊着材料不同、重量相同的重物。
达到平衡后，使整个装置沿水平旋转180°，若惯性质量与引力质量相等，由于无额外转矩出现，整个装置将始终保持平衡。
最后厄缶以10－9的精度，证实了两种质量的等同。
由于利用简单而巧妙的实验得到精度极高的测量结果，厄缶获得德国格廷根大学1909年度的本纳克（Benecke ）奖。
1933年6月20日，爱因斯坦在英国格拉斯哥大学作题为《广义相对论的来源》的讲话，表示他提出等效性原理的当时。
并不知道厄缶实验。
尽管如此，这并不能贬低厄缶实验的意义，它应该作为全部广义相对论的重要奠基石。
鉴于这一实验的精确度直接影响广义相对论理论的可靠性，以后几十年来，人们对这一实验的兴趣有增无减。
1960～1966年，狄克（Robert Henry ，Dicke ，1916～）等人为提高厄缶实验的精度，把厄缶的扭秤横杆改成三角形水平框架，又把石英悬丝表面蒸镀铝膜以避免静电干扰，并将整个装置置于真空容器中，使实验的精度推进了两个数量级，达到（1.3±1.0）×10－11。
1972年，前苏联的布拉金斯基（Braginsky ）和班诺夫（Panov ）对厄缶实验又做了重大的改进。
他们采用电场中的振荡法，旋转由激光反光光斑记录在胶片上，使实验结果又在狄克的基础上提高了两个数量级，即9×10－13。
（2）水星近日点进动的观测在经典力学这座坚固的大厦中，牛顿力学犹如擎天大柱，已经经受住了两个世纪的考验。
把引力作为力的思想似乎根深蒂固。
随着时间的推移，牛顿力学的成功事例在不断地增多。
1705年哈雷（Edmund Halley ，1656～1742）用牛顿力学计算出24颗彗星的结果，并指出在1531年、1607年和1688年看到的大彗星，实际上是同一颗，这就是后人所称的哈雷彗星。
相对论发展史
一. 两朵乌云
1900，开尔文勋爵： 物理学旳大厦已经建成，将
来旳物理学家只需要做些修修补补 旳工作就行了。但是，明朗旳天空 还有两朵乌云：一朵与黑体辐射有 关，另一朵与迈克尔逊试验有关。
第一朵乌云：黑体辐射
量子论
1900
第二朵乌云：迈克尔逊试验
1905
相对论
量子论旳诞生
量子说
光子说
• 光波是“以太”旳弹性振动。 • 以太相对于地球运动吗？ • 光行差现象（1728，1810）：以太相
对于地球有运动。 • 迈克尔逊试验（1881，1887）：没有
测出这一运动。
洛伦兹旳解释： 以太相对于绝对空间静止。 洛伦兹收缩：
l l0 1 v2 / c2
x’=x-vt y’=y z’=z t’=t
暗能量 动力学暗能量 广义相对论在宇观尺度失效
0.5% 4% 0.3% 29%
65%
黑洞
r
r
2GM c2
(视界） r=0奇点
洞外 洞内
t 时间 空间
r 空间 时间
信息疑难
霍金
(S.W.Hawking)
索恩
普瑞斯基
(John Preskill )
(Kip.Throne)
2023年7月21日,霍金 “我输了”
光线偏折
广义相对论： =1.75"
牛顿理论： =0.875"
试验观察：（1923年：爱丁顿
西非普林西比;
巴西，阴雨）
=1.98 0.12"
今日：
=1.89"
引力波
• 广义相对论预言：有引力波，以光速传 播
• 发觉脉动双星（PSR1913+16）轨道周期 每年降低约万
广义相对论的验证
让知识带有温度。
广义相对论的验证广义相对论的验证第一个水星近日点的运动实验爱因斯坦的预测证实，在弯曲的时空中，光芒必定沿着一个弯曲的轨迹行进，在加速参照系中，光的运行轨迹必然是曲线。
因此，按照相对性原理，光在任何时空中的运动轨迹也一定是弯曲的。
爱因斯坦为了检验这一假设，挑选了太阳系的太阳引力场来举行计算，计算结果表面当遥远的星光拂过太阳表面时，将会发生一点七秒的偏转。
这一结论将可以通过全日食时举行观测检验。
二战结束的1919年，在英国天文学家爱丁顿的支持与鼓舞下，英国科学界为了证明爱因斯坦的结论，派出了两支远征队分赴两地观看日全食，经过仔细的观测和讨论得出最后的结论，星光确实在太阳附近发生了一点七秒的偏转，英国皇家学会和皇家天文学会正式宣读了这一观测报告，爱第1页/共3页千里之行，始于足下因斯坦按照光芒受引力场折射的计算结果与现实如此之吻合。
其次个是光芒在引力场的偏移实验在一个足够大的引力场的作用下，空间和时光将发生“弯曲”。
这一理论明显彻低不同于人们对空间和时光的阅历熟悉，也颠覆了以牛顿经典物理学为基础的空间、时光理论。
爱因斯坦以惊人的天才提出了这一理论，并已经对其举行了近乎完善的数学论证。
当初担任剑桥高校天文台台长的爱丁顿组织了两支观测队，一支由当初的格林尼治天文台台长弗兰克·华生·戴森率领，前往巴西的索布拉尔；另一支则由爱丁顿亲手带队，前往非洲西部的普林西比岛，当初这是观测日食效果最好的两个地点。
Robin Carchpole博士说，爱丁顿在某种意义上说是这两支队伍共同的“智力领袖”。
两支队伍采纳了不同的观测办法。
格林尼治天文台的队伍在观测完日食时的恒星位置之后，于6个月后返回同一地点，此时太阳已经离开本来天区，这些恒星能够在夜间观看到，并且彻低不再受太阳引力场的影响。
他们将6个月后的恒星位置与日食时的恒星位置举行比较，以推断太阳对光芒的影响。
爱丁顿则实行另一种办法，请身在英国的讨论人员在夜间观看金牛座的这批恒星（因为身处地球不同位置，普林西比只能在白天看到这些星星，英国却可以在夜里看到），将所得的恒星位置与他观看到的举行比较。
广义相对论是如何被证明的？
广义相对论是如何被证明的？广义相对论是如何被证明的？光线在通过大质量物体附近时会发生弯曲，这是广义相对论的一个重要预言。
但对这一预言的验证常被戏剧化地、简单化和夸张地再现给观众和读者，大大偏离了科学史史实。
那么，真实的情形如何呢？在一部艺术地再现爱因斯坦一生的法国电影《爱因斯坦》中，有这样一个镜头，1919年秋季某一天在德国柏林，爱因斯坦举着一张黑乎乎的照相底片，对普朗克说：（大意）多么真实的光线弯曲啊，多么漂亮的验证啊！光线在通过大质量物体附近时会发生弯曲，这是广义相对论的一个重要预言。
但对这一预言的验证常被戏剧化、简单化和夸张地再现给观众和读者，大大偏离了科学史史实。
笔者觉得围绕光线弯曲的预言与验证，有以下三个方面的史实需要澄清。
首先，光线弯曲不是广义相对论独有的预言。
早在1801年索德纳（Johann von Soldner，1766－1833）就根据牛顿力学，把光微粒当做有质量的粒子，预言了光线经过太阳边缘时会发生0.87角秒的偏折。
1911年在布拉格大学当教授的爱因斯坦根据相对论算出日食时太阳边缘的星光将会偏折0.87角秒。
1912年回到苏黎士的爱因斯坦发现空间是弯曲的，到1915年已在柏林普鲁士科学院任职的爱因斯坦把太阳边缘星光的偏折度修正为1.74角秒。
获得的量。
靠近太阳最近的一、二颗恒星往往非常强烈地影响最后的结果。
作了上述澄清之后，再来看本文开头所述的电影《爱因斯坦》中的艺术表达手法，过分得有点在愚弄观众的味道了；而一些科学类读物中的说法，譬如“爱丁顿率领着考察团，去南非看日食，真的看见了”这样的描述也过于粗略，容易产生误导。
那么，对光线弯曲预言的验证的真实历史是怎样的呢？爱丁顿对检验广义相对论关于光线弯曲的预言十分感兴趣。
为了在1919年5月29日发生日全食时进行检验光线弯曲的观测，英国人组织了两个观测远征队。
一队到巴西北部的索布拉尔（Sobral），另一队到非洲几内亚海湾的普林西比岛（Principe），爱丁顿参加了后一队，但他的运气比较差，日全食发生时普林西比的气象条件不是很好。
爱丁顿1919年观测水星凌日来验证爱因斯坦提出的广义相对论,简述此次实验的物理原理。
爱丁顿1919年观测水星凌日来验证爱因斯坦提出的广义相对论，
简述此次实验的物理原理。
1919年的水星凌日实验是由英国天文学家爱丁顿领导的一项重要观测，旨在验证爱因斯坦提出的广义相对论。
以下是这次实验的物理原理简述：爱因斯坦的广义相对论提出了关于引力的全新理论，其中一个重要的预言是光线在引力场中弯曲的现象。
根据广义相对论的理论，质量和能量会扭曲时空，使得光线在引力场中的传播路径发生偏转。
水星凌日实验利用了这个理论预言。
当水星位于其轨道上，并且正好从地球观察者的角度看过太阳盘面前方时，我们称之为水星凌日。
在这个时刻，我们可以观察到水星从太阳盘面上掠过的现象。
在实验中，爱丁顿领导的科学考察队分别在大不列颠和西非两个观测站点进行了观测，以确保结果的准确性。
他们使用望远镜观测水星凌日时，记录下水星通过太阳盘面的路径。
如果爱因斯坦的广义相对论成立，那么根据该理论预言，由于太阳的引力场会弯曲光线，观测到的水星凌日路径将会与经典牛顿引力理论所预言的路径有所不同。
最终，经过观测和计算，爱丁顿团队发现了实验结果与广义相对论的预言相符合。
这一发现对于广义相对论的验证具有重要意义，标志着爱因斯坦理论的成功并对后来的天体物理研究产生了深远的影响。
因此，1919年的水星凌日实验通过观测水星在太阳盘面上的路径，验证了光线在引力场中弯曲的物理原理，从而支持了爱因斯坦提出的广义相对论。
爱因斯坦的相对论为什么没有获得诺贝尔奖？
爱因斯坦的相对论为什么没有获得诺贝尔奖？爱因斯坦的相对论为什么没有获得诺贝尔奖？美国科学家们探测到引力波的新闻,让人们再度开始关注预言引力波的广义相对论。
相对论是20世纪最伟大的科学理论,然而令人遗憾的是,爱因斯坦并没有因此获得诺贝尔奖。
1905年,爱因斯坦提出狭义相对论,一时间石破天惊。
1909年,德国著名化学家、诺贝尔奖得主奥斯特瓦尔德提名爱因斯坦为1910年度诺贝尔物理奖候选人。
但当时狭义相对论很有争议,美国首位获得诺贝尔物理学奖的迈克尔逊,直到逝世都坚持认为“相对论站不住脚”。
在当时的主流物理学界,对于狭义相对论的怀疑论调占了上风。
这样一来,尽管奥斯特瓦尔德后来又在1912年和1913年连续提名爱因斯坦的狭义相对论获诺贝尔奖,但爱因斯坦始终未被评上。
1915年11月,爱因斯坦先后向普鲁士科学院提交四篇论文,他解释了水星近日点的进动,并给出正确的引力场方程。
至此,广义相对论的基本问题都解决了,广义相对论诞生。
伴随而生的是更加激烈的争论。
而且这一次的争论不单单是纯粹学术上,由于爱因斯坦是犹太人,而且是生活在德国的犹太人,因此他和他的相对论不幸成为政治运动的牺牲品。
1919年初,著名物理学家普朗克提名爱因斯坦为诺奖的候选人,理由是广义相对论的成就已经超越牛顿力学。
1919年5月,爱丁顿和戴逊率领科学考察队考察验证了广义相对论的顶峰。
就在当年,诺贝尔奖委员会找了一位很有权威的瑞典(眼科医学)专家——古尔斯德兰德,让他写关于广义相对论的评价报告。
但古尔斯德兰德在他所写的评价报告中严厉抨击了相对论,称其是“臆想出来的假说”,没有得到实验证实。
瑞典皇家科学院院士、诺贝尔物理学奖评委会成员哈瑟伯格也提出抗议,他在写给评委会的信中说:“相对论仅是一个猜想,将猜想放在授奖的考虑之列,极不可取。
”1921年,诺贝尔奖委员会选择让当年的诺贝尔物理学奖空缺,未颁奖给爱因斯坦。
然而此时,爱因斯坦在物理学界的威望之高,已经让诺贝尔奖委员会不能忽视他。
爱因斯坦发现“相对论
爱因斯坦发现“相对论有些读者对这个问题感兴趣，他们想知道爱因斯坦是怎么发现相对论的，是用实验的方法慢慢验证推理出来的，还是直接用数学方法和物理思想推出来的。
爱因斯坦是怎么想到要去创立相对论的呢，有哪些时代背景和机缘巧合，为什么同时代那么多权威的物理学家都没有办到，他一个毕业工作没几年的小毛头是怎么办到的？等等等等……这是个好问题，不过如果真的想要把这个搞清楚，那没个万把字肯定是说不清楚的，真的想搞清楚这些背景和细节，可以去看看《爱因斯坦传》的前部分，我这只做一个简单的介绍。
先直接回答你的问题：当然是数学方法+物理思想推出来的，跟实验方法几乎没关系。
相对论创立初期整个理论体系就非常完善了，但是压根没人相信他，为什么？就是因为没有实验验证，直到爱丁顿在1919年观测到了和广义相对论相符的日食现象，爱因斯坦和相对论才开始慢慢被大家接受，而爱因斯坦提出狭义相对论的那一年是1905年，足足过去了14年。
跟迈克尔逊-莫雷实验无关很多人和教科书喜欢把迈克尔逊-莫雷实验当作是相对论创立的背景，这种看法虽然貌似很“科学”（一个人从不符合常理的实验里开始研究，然后发现新的理论），但是却不符合事实。
爱因斯坦在1954年给达文波特的信里写到：“我本人是思想发展中，迈克尔逊-莫雷实验并未引起很大的反响。
我甚至不记得，我在写关于这个问题的第一篇论文（1905年狭义相对论的那篇）的时候，我究竟是否知道它。
对此的解释是：根据一般的理由，我坚信绝对运动是不存在的，而我所考虑的问题仅仅是这种情况如何能够同电动力学的知识协调起来。
”爱因斯坦在很多场合表达过类似的观点。
不论是从爱因斯坦的思想发展和论文内容来看，还是就他的人品和为人来看，他的话都是可信的。
真正一直追着迈克尔逊-莫雷实验穷追猛打，试图解决其他实验所提出的疑难的是洛伦兹这些当时的大牛。
而1905年那会儿，爱因斯坦还只是一个名不见经传的瑞士专利局职员，他既没有处在科学的中心，又和科学名人没有任何来往，所以洛伦兹1895年后的论文爱因斯坦是不可能看到的，因为这些论文是用荷兰文在荷兰的杂志上发表的，德国皇家图书馆只有一本，而且只允许借阅一天。
广义相对论如何改变了现代物理
广义相对论如何改变了现代物理广义相对论是阿尔伯特·爱因斯坦于1915年提出的一种理论，用于描述引力的本质。
自从它问世以来，广义相对论不仅改变了我们对宇宙的理解，还有助于推动现代物理学的多项重要领域的进展。
这一理论以其高度的数学复杂性和深邃的物理内涵，奠定了20世纪物理学的新基础。
本文将探讨广义相对论如何影响现代物理学的发展，主要从引力的重塑、时空观念的变化、实验验证和应运而生的新领域等方面进行阐述。
引力的重塑在牛顿的经典物理学体系中，引力是通过物体间的作用力来描述的，随着距离的增加而逐渐减小。
然而，爱因斯坦提出的广义相对论则完全革新了这一概念。
他认为，引力并不是一种通常意义上的力，而是时空的曲率所造成的现象。
在这一定义下，物体沿着最短路径运动，但在曲率时空中，这条路径看起来像是受到了引力的作用。
这种重新定义引力的方式根本性地改变了人们对宇宙结构和运动规律的理解。
广义相对论预言了光线在强引力场中的弯曲，并且这一预测促使人们重新审视光的性质以及其在宇宙中的传播行为。
时空观念的变化广义相对论带来了一个革命性的变化，即将时间与空间视为一个统一体——时空。
在牛顿物理学中，时间是绝对不变和独立于空间存在的，而爱因斯坦则通过数学推导和观察实验表明，时间和空间是不可分割地相互联系在一起的。
这一观念指出，不同观察者对于时间流逝和空间距离的感知可能会有所不同，这依赖于他们相对运动状态。
这种观点对于现代技术，如GPS卫星定位等，都有着重要影响，因为必须考虑到相对论效应才能保证定位精度。
这种新的时空观念也促使了许多哲学讨论，包括关于存在、因果关系和实在性的探讨。
许多科学家和哲学家因此开始重新评估我们的现实观，从而推动了其他学科的发展。
实验验证广义相对论不仅是一个理论框架，更是通过实践验证其有效性的科学成果。
在1919年，爱丁顿爵士领导的一个实验观测了日食期间恒星光线经过太阳附近时的偏折现象，从而为广义相对论提供了第一个直接证据。
星光实验相对论实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景光被引力吸引的弯曲现象，是宇宙中一种神秘现象，长久以来困扰着科学家。
这一现象最早可追溯到爱因斯坦的相对论理论，其中最关键的是光在引力场中传播时会受到弯曲的影响。
为了验证这一理论，英国天文学家艾丁顿于1919年进行了一次日食观测实验，成功地证实了光被引力吸引的弯曲现象，这一实验成为了广义相对论理论正式被接受的重要标志。
二、实验目的本次实验旨在验证广义相对论中关于光在引力场中传播时会发生弯曲的理论，并通过实验数据进一步探讨引力场对光传播的影响。
三、实验原理根据广义相对论，光线在引力场中会沿着引力场的曲线传播，导致光线路径发生偏移。
这一现象可以通过以下公式进行描述：Δs = (1 - 2GM/rc^2) s其中，Δs为光线路径的偏移量，G为万有引力常数，M为引力源的质量，r为引力源到光线的距离，c为光速，s为光线路径。
四、实验方法1. 实验设备：日食观测望远镜、天文摄影设备、数据处理软件等。
2. 实验步骤：（1）选择合适的日食观测点，确保观测条件良好。
（2）使用日食观测望远镜对日食进行观测，记录星光经过太阳附近时的位置。
（3）利用天文摄影设备拍摄星光经过太阳附近时的照片，以便后续数据处理。
（4）对拍摄到的照片进行数据处理，计算星光在太阳附近的偏移量。
（5）对比实验数据与理论预测，验证广义相对论中关于光在引力场中传播时会发生弯曲的理论。
五、实验结果1. 实验数据：经过数据处理，我们得到了星光在太阳附近的偏移量Δs。
2. 理论预测：根据广义相对论的理论公式，计算出星光在太阳附近的偏移量Δs'。
3. 结果对比：将实验数据Δs与理论预测Δs'进行对比，发现两者在误差范围内基本一致。
六、实验结论通过本次实验，我们验证了广义相对论中关于光在引力场中传播时会发生弯曲的理论。
实验结果表明，星光在太阳附近的路径确实发生了微小偏移，与理论预测相符。
这一实验进一步证实了广义相对论的正确性，为后续科学研究提供了有力支持。
束星北【思想者】中国的爱因斯坦
【思想者】中国的爱因斯坦，却扫了十几年厕所，尸骨草埋操场，看完双泪纵横他曾被誉为天下第一才子、学术界称为“中国的爱因斯坦”。
他的理论物理修养在二十世纪三四十年代的中国，难有比肩者。
他的教育才华当时也无人可以企及。
上世纪三四十年代的时候，浙大物理系的学生想申请去欧洲留学，于是写信给了当时理论物理的权威—玻尔。
结果远在丹麦的玻尔真的回信了，说浙大有诸如束星北（爱因斯坦的助理，中国雷达之父），王淦昌（国际上首次发现反西格玛负超子）这样的世界超一流物理学家在，你没有必要来欧洲留学。
1972年，诺贝尔奖得主李政道回国，周恩来总理对他说：中国科学事业不够发达，能不能从国外请一些教授来中国，李政道说：为什么要从国外请，我以前的许多老师，他们的科学造诣不亚于国外的著名科学家，比如我的老师束星北...他不知道的是，他的恩师，中国物理方面第一人，此时正在青岛扫厕所，一个人扫几十个厕所，已经扫了十几年……20世纪30年代的束星北，除在自己的专业上独有造诣，对国际上刚刚出现的激光、无人驾驶飞机、雷达(中国第一台雷达便出自于他手)、袖珍发报机等等，都潜心研究过。
他追逐的目标并不遥远，爱因斯坦、玻尔等大师的脊背，清清楚楚地在跟前晃动着。
1928年，在德国柏林，束星北拿着自己的有关相对论的两篇论文，找到爱因斯坦。
被爱因斯坦聘为研究助手。
后来，由于爱因斯坦科研受阻，介绍束星北到英国投师世界一流的学术大师惠特克和达尔文（进化论作者的后代）。
随后又投师剑桥大学世界一流的天体物理学家爱丁顿(他利用全日食验证了广义相对论，从此确定了爱因斯坦的地位)，参与了著名的狄拉克方程全过程的推导，这方程被称为：用最简练的数字，概括出一幅最美丽的世界图画方程。
1931年5月他获麻省理工学院的物理学硕士学位。
这时他已经走到学术前沿，时年25岁。
1931年9月束星北被母亲一纸婚约拉回中国结婚，再没有能出去。
如果没有五六十年代那场浩劫，束星北获得诺贝尔奖是极有可能的。
广义相对论的七大预言
广义相对论的七大预言导读都说引力波就是相对论预言中的最后一块拼图。
那么爱因斯坦还有哪些预言呢？本期我们就来梳理一下这方面的内容。
需要说明的就是,广义相对论的核心就是解释了时空弯曲,因此所有的预言都与此有关,但为了更说明问题,我们把有些类似的现象拆分成几个。
其中有些就是爱因斯坦亲口说的,有些就是相对论的推论。
1905年,爱因斯坦横空出世！还就是瑞士伯尔尼专利局小职员的她在这一年里连续发表了六篇论文,开启了现代物理学的新篇章,创造了神乎其神的“奇迹年”。
然而这只就是个开头。
爱因斯坦并不满足于解决了惯性系的问题,她志存高远,要把相对性原理拓展到更普适的非惯性系中,彻底颠覆人们的“宇宙观”。
1907年,爱因斯坦的长篇文章《关于相对性原理与由此得出的结论》,第一次抛出了“等效原理”,广义相对论的画卷徐徐展开。
然而,这项工作十分艰巨,直到1915年11月。
爱因斯坦先后向普鲁士科学院提交了四篇论文,提出了天书一般的引力场方程,至此,困扰多年的问题基本都解决了,广义相对论诞生了。
1916年,爱因斯坦完成了长篇论文《广义相对论的基础》,文中,爱因斯坦正式将此前适用于惯性系的相对论称为狭义相对论,将“在一切惯性系中(静止状态与匀速直线运动状态)物理规律同样成立”的原理称为狭义相对性原理,继而阐述了“通吃”的广义相对性原理:物理规律在无论哪种运动方式的参照系都成立(包括静止、匀速直线运动、加速运动、圆周运动等惯性系与非惯性系)。
爱因斯坦的广义相对论认为,只要有非零质量的物质存在,空间与时间就会发生弯曲,形成一个向外无限延伸的“场”,物体包括光就在这弯曲的时空中沿短程线运动,其效果表现为引力。
所以人们把相对论描述的弯曲的时空称为引力场,其实在广义相对论瞧来,“引力”这个东西就是不存在的,它只就是一种效果力,与所谓离心力类似。
如果说狭义相对论颠覆了牛顿的绝对时空观,那么广义相对论几乎把万有引力给一脚踹下去了。
倒不就是说爱因斯坦否定了牛顿,而就是完成了经典物理的一次华丽丽的升级,只就是如此彻底以至于经典物理变得面目全非了。
广义相对论发展史
广义相对论发展史
爱因斯坦的广义相对论被认为是人类理性思维世界中最耀眼的明珠，爱因斯坦也因此从普通的物理学家变成了超一流、神一样的物理学家。
广义相对论是爱因斯坦在1905年发现狭义相对论以后开始思考的，其基本的研究线索还是等效原理的推广，狭义相对论适用于静止或者匀速直线运动的场景，这种场景下，物理定律对任何人都是等价的，得出结论是时空是可以变化的；但是广义相对论对于非匀速运动却不适用，广义相对论就是为了解决这个问题，其目标是要解决在加速场景下，物理定律对任何人也是等价的。
爱因斯坦从惯性质量与引力质量相等这个想法出发，逐步发展出了广义相对论，其中的发现过程是非常痛苦的，因为其用到的黎曼空间几何数学非常有复杂，计算过程很困难，爱因斯坦在自己努力的同时，不得不求助数学家帮忙，包括他的大学同学格罗斯曼、希尔伯特等。
终于在1915年推出了正确的广义相对论方程，其实伟大的数学家希尔伯特比爱因斯坦提前几天就得到了正确的方式，但是由于这个方程的物理学意义是爱因斯坦提出的，因此这个方程被称为爱因斯坦方程。
其核心意思是物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动。
广义相对论被证明是正确的主要有两点：一是成功解释水星绕太阳运动时的进动问题；二是光线经过太阳会被弯曲（这一点是1919年由英国科学家爱丁顿领导完成的）。
当然，之后还有很多实验证明了广义相对论的正确性。
广义相对论的建立过程
广义相对论的建立过程一、引言广义相对论，是爱因斯坦于1915年提出的引力理论，它描述了引力如何影响时空结构。
这一理论的出现彻底改变了我们对宇宙的理解，为现代宇宙学奠定了基础。
本文将详细介绍广义相对论的建立过程，从早期探索到理论的诞生、验证和发展。
二、早期探索在广义相对论提出之前，牛顿的万有引力定律一直是描述引力的主要理论。
然而，随着科学技术的进步，人们发现牛顿理论在某些情况下无法解释观测到的现象，例如水星轨道的进动问题。
此外，当时的光谱学实验也发现，行星轨道上的光速会因行星的位置而略有变化。
这些现象促使科学家们开始寻找新的引力理论。
在这一背景下，爱因斯坦开始致力于探索引力的问题。
他注意到，引力作用中自由下落的物体不会感觉到自己的重力。
这启发了爱因斯坦提出等效原理：在小区域内，不能通过任何实验区分均匀引力场和加速参照系。
三、广义相对论的诞生1915年，爱因斯坦发表了广义相对论。
这一理论的基础是狭义相对论的相对性原理和光速不变原理，以及等效原理。
它指出引力是由于物质弯曲时空而产生的，而非像牛顿理论所述的那样是通过超距作用产生的。
广义相对论的数学工具是黎曼几何，这是一种描述弯曲空间的几何学。
在广义相对论中，引力被描述为时空几何中的“曲率”。
这一理论预言了引力的红移现象、光线偏折以及水星轨道的进动等现象，这些预言后来都得到了实验验证。
四、广义相对论的验证和发展尽管广义相对论预言了很多重要的实验结果，但这一理论在提出初期并未得到广泛的认可。
部分原因是因为当时的科学界对爱因斯坦的理论感到困惑，另一部分原因是因为当时的科技水平无法精确地验证这些预言。
然而，随着科技的进步，越来越多的实验开始支持广义相对论。
1.光线偏折实验：1919年，英国天文学家亚瑟·爱丁顿通过观测日全食期间太阳附近的星光方向，证实了广义相对论预言的光线偏折现象。
这一发现引起了轰动，并使广义相对论逐渐得到科学界的接受。
2.引力红移实验：在接下来的几十年里，科学家们进行了许多实验来验证广义相对论的其他预言。
物理学史6.5 广义相对论的实验检验
6.5广义相对论的实验检验在广义相对论建立之初，爱因斯坦提出了三项实验检验，一是水星近日点的进动，二是光线在引力场中的弯曲，三是光谱线的引力红移。
其中只有水星近日点进动是已经确认的事实，其余两项只是后来才陆续得到证实。
60年代以后，又有人提出观测雷达回波延迟、引力波等方案。
6.5.1水星近日点进动1859年，天文学家勒维利埃（Le Verrier）发现水星近日点进动的观测值，比根据牛顿定律计算的理论值每百年快38角秒。
他猜想可能在水星以内还有一颗小行星，这颗小行星对水星的引力导致两者的偏差。
可是经过多年的搜索，始终没有找到这颗小行星。
1882年，纽康姆（S.Newcomb）经过重新计算，得出水星近日点的多余进动值为每百年43角秒。
他提出，有可能是水星因发出黄道光的弥漫物质使水星的运动受到阻尼。
但这又不能解释为什么其他几颗行星也有类似的多余进动。
纽康姆于是怀疑引力是否服从平方反比定律。
后来还有人用电磁理论来解释水星近日点进动的反常现象，都未获成功。
1915年，爱因斯坦根据广义相对论把行星的绕日运动看成是它在太阳引力场中的运动，由于太阳的质量造成周围空间发生弯曲，使行星每公转一周近日点进动为：ε=24π2a2/T2c2（1-e2）其中a为行星的长半轴，c为光速，以cm/s表示，e为偏心率，T为公转周期。
对于水星，计算出ε=43″/百年，正好与纽康姆的结果相符，一举解决了牛顿引力理论多年未解决的悬案。
这个结果当时成了广义相对论最有力的一个证据。
水星是最接近太阳的内行星。
离中心天体越近，引力场越强，时空弯曲的曲率就越大。
再加上水星运动轨道的偏心率较大，所以进动的修正值也比其他行星为大。
后来测到的金星，地球和小行星伊卡鲁斯的多余进动跟理论计算也都基本相符。
6.5.2光线在引力场中的弯曲1911年爱因斯坦在《引力对光传播的影响》一文中讨论了光线经过太阳附近时由于太阳引力的作用会产生弯曲。
他推算出偏角为0.83″，并且指出这一现象可以在日全食进行观测。
太阳的故事(五)爱丁顿在1919
太阳的故事（五）爱丁顿在 1919我们在上节末尾提到，英国天文学家爱丁顿利用 1919 年 5 月 29 日的日全食，对广义相对 论中光线的引力偏折效应进行了检验。
在本节中，我们就来聊聊这段或许是日全食期间所有科 学研究中最著名的往事，作为太阳故事的插曲。
这段往事既然与验证广义相对论有关，当然得从广义相对论的―始作俑者‖爱因斯坦 (Albert Einstein, 1879-1955) 说起。
1907 年 11 月，爱因斯坦正在赶写一篇有关狭义相对论的 综述[注一]。
他一边写，一边思考着一个棘手的问题，那就是如何将狭义相对论推广到非惯性系中。
结果有一天，他产生了一个灵感。
他在后来访问日本期间所做的一次演讲中回忆了当时的 情形，他说当时他正坐在伯尔尼专利局的办公室里，忽然一个念头闪了出来，―如果一个人自 由下落，他将不会感觉到自己的体重‖。
这个念头就是著名的等效原理 (equivalence principle) 的雏形。
按照等效原理，引力场和加速场在小范围内是不可分辨的[注二]，由此导致的一个必然结果，是光线会在引力作用下偏折 (因为做加速运动的观测者可以让光线看起来是 弯曲的)。
1911 年，爱因斯坦对这种光线的引力偏折效应进行了定量计算，结果发现掠过太 阳表面的光线会偏折 0.83 角秒 (arc second)[注三]。
爱因斯坦的这一计算虽然在很多环节上都打着相对论的旗号，其实与相对论并无必然关系，把 光当成在牛顿引力场中运动的普通物质也能得到同样的结果。
事实上，后来有人从对历史文献 的―考古‖中发现，早在 1808 年，德国科学家索德纳 (Georg von Soldner, 1776-1833) 就得到过同样的结果。
甚至比那更早， 1784 年，著名的英国科学家卡文迪许 (Henry Cavendish, 1731-1810) 就在一篇未发表的手稿中指出过星光在牛顿引力场中会弯曲。
【精品文献】广义相对论
百度首页 | 登录新闻网页贴吧知道MP3图片视频百科文库帮助设置首页自然文化地理历史生活社会艺术人物经济科学体育红楼梦世博编辑词条广义相对论百科名片广义相对论（General Relativity?），是爱因斯坦于1915年以几何语言建立而成的引力理论，统合了狭义相对论和牛顿的万有引力定律，将引力改描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空，以取代传统对于引力是一种力的看法。
目录[隐藏]简介基本假设广义相对论的基本概念主要内容广义相对论的实验检验爱因斯坦第四假设广义相对论-天体物理学上的应用广义相对论-进阶概念广义相对论-和量子理论的关系当前进展广义相对论基础教案示例简介基本假设广义相对论的基本概念主要内容广义相对论的实验检验爱因斯坦第四假设广义相对论-天体物理学上的应用广义相对论-进阶概念广义相对论-和量子理论的关系当前进展广义相对论基础教案示例[编辑本段]简介广义相对论爱因斯坦的第二种相对性理论（1916年）。
该理论认为引力是由空间——时间几何（也就是，不仅考虑空间中的点之间，而是考虑在空间和时间中的点之间距离的几何）的畸变引起的，因而引力场影响时间和距离的测量. 广义相对论：爱因斯坦的基于光速对所有的观察者（而不管他们如何运动的）必须是相同的观念的理论。
它将引力按照四维空间—时间的曲率来解释。
狭义相对论和万有引力定律，都只是广义相对论在特殊情况之下的特例。
狭义相对论是在没有重力时的情况；而万有引力定律则是在距离近、引力小和速度慢时的情况。
600千米的距离观看十倍太阳质量黑洞模拟图在600千米的距离上观看十倍太阳质量的黑洞（模拟图），背景为银河系背景爱因斯坦在1905年发表了一篇探讨光线在狭义相对论中，重力和加速度对其影响的论文，广义相对论的雏型就此开始形成。
1912年，爱因斯坦发表了另外一篇论文，探讨如何将重力场用几何的语言来描述。
至此，广义相对论的运动学出现了。
到了1915年，爱因斯坦场方程式被发表了出来，整个广义相对论的动力学才终于完成。
爱因斯坦与爱丁顿
关于《爱因斯坦与爱丁顿》的观影感悟影片主要讲述了在第一次世界大战英德两国敌视的背景下，爱丁顿不顾反对坚持帮助爱因斯坦，通过观测日全食时太阳附近星体的位置，证实了相对论。
让爱因斯坦从一个默默无闻的科学家变成了世界著名的科学家。
影片故事横跨五年，而五年足够发生很多很多事情，从这五年的故事中，我感悟到了许多关于马克思主义理论的哲理。
看完这个影片，整体来说最大的感悟是关于认识论和真理。
认识发展的过程是从实践到认识，再从认识到实践，如此实践、认识、再实践、再认识，循环往复以至无穷，一步步地深化和提高。
这也表明了认识的过程不是一蹴而就的，是具有无限性和反复性的。
从影片中爱因斯坦广义相对论的猜想、证实这一过程可以体现这一哲理。
当时的人们坚信牛顿的三大定律，并认为是最绝对的真理，不容置疑。
在这个时代背景下，光是提出质疑都是需要巨大的勇气和对真理科学的热爱，爱因斯坦的广义相对论质疑了牛顿定理，但没有人承认。
爱丁顿请教爱因斯坦用广义相对论证实了正确的水星运行轨道，但还是没有人承认，当爱丁顿寻求到资金资助之后来到非洲观测日全食再回到英国证实之后，所有人都相信了爱因斯坦的广义相对论。
从这个事件中，人们得到认识往往通过一系列实践证实，从实践中在寻找新的认识再实践。
与此同时，还有一个不容忽视的哲理，实践是检验真理的唯一途径，在影片最后当所有人见证了实验结果才相信爱因斯坦是正确的。
真理，顾名思义，是人们对于客观事物及其规律的正确认识。
人类的认识活动从总体上是为了获得真理，并用真理指导实践，以取得实践的成功。
在当时，牛顿定理就被人认为是真理，但真理真的是这样的吗？是，也不是。
就真理的发展过程以及人们对它的认识和掌握程度来说，真理又是绝对的和相对的，是其的辩证统一。
牛顿定理在当时的条件限制下是绝对的，但随着人们对真理的深入认识，也会渐渐认识到牛顿定理是相对来说的真理，而不是彻底的谬误。
爱因斯坦的理论是正确的就说明牛顿的理论是错误的？矛盾具有普遍性说明了任何事物都是对立统一的，因此重力理论中牛顿定理与爱因斯坦广义相对论既具有同一性又具有斗争性，这也就促进了真理的发展。
爱丁顿与广义相对论的验证
爱丁顿与广义相对论的验证
侯新杰;陈晓莉
【期刊名称】《大学物理》
【年(卷),期】2006(025)007
【摘要】简单介绍了在广义相对论诞生之初,验证其理论正确性的三个天文实验,并详细介绍了爱丁顿为验证广义相对论,发起并组织的观测1919年5月29日的日全食考察队的具体情况.这是爱丁顿认为他在天文学研究中最激动人心的事件.
【总页数】3页(P43-45)
【作者】侯新杰;陈晓莉
【作者单位】河南师范大学,物理与信息工程学院,河南,新乡,453007;河南师范大学,物理与信息工程学院,河南,新乡,453007
【正文语种】中文
【中图分类】O4-09
【相关文献】
1.爱因斯坦与广义相对论的诞生——纪念广义相对论发表100周年 [J], 赵峥
2.《广义相对论入门讲座》连载⑧——广义相对论的实验验证 [J], 赵峥
3.爱因斯坦曾与天文学家讨论如何验证广义相对论 [J], 王均
4.中国自研主动型氢原子钟将进空间站验证爱因斯坦广义相对论 [J],
5.斯坦福大学将向太空发射探测器验证爱因斯坦的广义相对论 [J],
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为什么爱丁顿第一个证明了广义相对论？
为什么爱丁顿第一个证明了广义相对论？
事实上，第一个验证广义相对论的人不是爱丁顿，而是爱因斯坦本人。
不过，爱丁顿的实验验证使爱因斯坦和他的相对论迅速闻名于世。
在广义相对论问世之前，虽然天体运动规律都能被牛顿引力理论很好地描述，但有个例外是无法解释的，那就是水星近日点进动的问题。
虽然水星绕太阳的公转轨道是近似椭圆形的，但每个周期的公转轨道与上一个周期的公转轨道都是不重叠的，表明水星的近日点在每个周期中都发生了微小的变化。
牛顿引力理论可以对此做出大部分解释，但还有多出的一小部分进动无法得到解释，这个数值大约是每百年43角秒。
早前人们认为，水星可能是受到了更靠近太阳的一颗未发现行星的影响，但一直以来人们都没有找到这颗行星的踪迹。
直到1915年，爱因斯坦使用广义相对论计算了水星近日点的进动值，成功地解释了多余的进动。
到了1919年，英国天文学家爱丁顿通过星光偏转实验进一步证实了广义相对论。
广义相对论预言光线经过太阳边缘时发生的偏转角度是牛顿引力理论的两倍，于是，爱丁顿决定去验证究竟哪个理论的计算结果是正确的。
由于太阳非常明亮，根本就无法观测到太阳边缘的背景恒星。
不
过，在日全食期间，太阳光被月球完全遮住，这样就能观测到太阳周围的背景恒星。
于是，爱丁顿在日全食期间拍摄了太阳附近的背景恒星位置。
然后，在半年之后对同一个位置的恒星再次进行拍照，这样就能比较出恒星光经过太阳边缘时所发生的偏转角度。
结果表明，星光偏转的角度刚好与广义相对论的计算值相吻合，进一步表明了广义相对论的正确性。
自此之后，爱因斯坦和他的相对论才迅速为世人所知。
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爱丁顿到底有没有验证广义相对论？
一个教科书中的神话
有一些进入了教科书的说法，即使被后来的学术研究证明是错了，仍然会继续广泛流传数十年之久。
“爱丁顿1919年观测日食验证了广义相对论”就是这样的说法之一。
即认为爱丁顿通过1919年5月的日全食观测，验证了爱因斯坦广义相对论对引力场导致远处恒星光线偏折的预言。
这一说法在国内各种科学书籍中到处可见，稍举数例如下：
理查德·奥尔森等人编的《科学家传记百科全书》“爱丁顿”条这样写道：“爱丁顿……拍摄1919年5月的日蚀。
他在这次考察中获得的结果……支持了爱因斯坦惊人的预言。
”著名的伽莫夫《物理学发展史》、卡约里《物理学史》中都采用同样的说法。
在非物理学或天体物理学专业的著作中，这种说法也极为常见，比如在卡尔·齐默所著《演化：跨越40亿年的生命纪录》一书中，为反驳“智能设计论”，举了爱因斯坦广义相对论对引力场导致远处恒星光线偏折的预言为例，说“智能设计论”无法提出这样的预言，所以不是科学理论。
作者也重复了关于爱丁顿在1919年日食观测中验证了此事的老生常谈。
这个说法还进入了科学哲学的经典著作中，波普尔在著名的《猜想与反驳》一书中，将爱丁顿观测日食验证爱因斯坦预言作为科学理论预言新的事实并得到证实的典型范例。
他说此事“给人以深刻印象”，使他“在1919～1 920年冬天”形成了著名的关于“证伪”的理论。
爱丁顿验证了广义相对论的说法，在国内作者的专业书籍和普及作品中更为常见。
长高的秘诀
有效增高
这个被广泛采纳的说法从何而来的呢？它的出身当然是非常“高贵”的。
例如我们可以找到爱丁顿等三人联名发表在1920年《皇家学会哲学会报》（Philosophical Transactions of the Royal Society）上的论文，题为《根据1919年5月29日的日全食观测测定太阳引力场中光线的弯曲》，作者在论文最后的结论部分，明确地、满怀信心地宣称：“索布拉尔和普林西比的探测结果几乎毋庸置疑地表明，光线在太阳
附近会发生弯曲，弯曲值符合爱因斯坦广义相对论的要求，而且是由太阳引力场产生的。
”
上述结论当然不是爱丁顿爵士的自说自话，它早已得到科学共同体的权威肯定。
事实上在此之前爱丁顿已经公布了他的上述结论。
因为在1919年的《自然》（Nat ure）杂志上，E. Cunningham连载两期的长文《爱因斯坦关于万有引力的相对论》中已经引用了上述爱丁顿论文中的观测数据和结论。
爱丁顿其实未能验证爱因斯坦的预言
那么这个进入教科书多年的“标准说法”，究竟有什么问题呢？
这就要涉及“科学的不确定性”了。
本来，诸如相对论、物理学、天体物理之类的学问，在西方通常被称为“精密科学”——指它们可以有精密的实验或观测，并可以用数学工具进行高度精确的描述。
但是，即使是这样的学问，仍然有很大的不确定性。
而这种不确定性是我们传统的“科普”中视而不见或尽力隐瞒的。
具体到在日食时观测太阳引力场导致的远处恒星光线弯曲（偏折）这件事，事实上其中的不确定性远远超出公众通常的想象。
之所以要在日食时来验证太阳引力场导致的远处恒星光线弯曲，是因为平时在地球上不可能看到太阳周围（指视方向而言）的恒星，日全食时太阳被月球挡住，这时才能看到太阳周围的恒星。
在1919年的时代，要验证爱因斯坦广义相对论关于光线弯曲的预言，办法只有在日食时进行太阳周围天区的光学照相。
但麻烦的是，在照片上当然不可能直接看到恒星光线弯曲的效应，所以必须仔细比对不同时间对相同天区拍摄的照片，才能间接推算出恒星光线弯曲的数值。
比较合理的办法是，在日食发生时对太阳附近天区照相，再和日食之前半年（或之后半年）对同一天区进行的照相（这时远处恒星光线到达地球的路上没有经过太阳的引力场）进行比对。
通过对相隔半年的两组照片的比对和测算，确定恒星光线偏折的数值。
这些比对和测算过程中都要用到人的肉眼，这就会有不确定性。
更大的不确定性，是因为即使在日全食时，紧贴太阳边缘处也是不可能看到恒星的，所以太阳边缘处的恒星光线偏折数值只能根据归算出来的曲线外推而得，这就使得离太阳最近的一两颗恒星往往会严重影响最后测算出来的数值。
那么爱丁顿1919年观测归来宣布的结论是否可靠呢？事后人们发现，是不可靠的。
在这样一套复杂而且充满不确定性的照相、比对、测算过程中，使最后结果产生误差的因素很多，其中非常重要的一个因素是温度对照相底片的影响。
爱丁顿他们在报告中也提到了温度变化对仪器精度的影响，他们认为小于10°F的温差是可以忽略的，但在两个日食观测点之一的索布拉尔，昼夜温差达到22°F。
在索布拉尔一共拍摄了26张比较底片，其中19张由一架天体照相仪拍摄，质量较差；7张由另一架望远镜拍摄，质量较好。
然而按照后7张底片归算出来的光线偏折数值，却远远大于爱因斯坦预言的值。
最后公布的是26张底片的平均值。
研究人员后来验算发现，如果去掉其中成像不好的一两颗恒星，最后结果就会大大改变。
不是学术造假，是社会建构
爱丁顿当年公布这样的结论，在如今某些“学术打假恐怖主义”人士看来，完全可以被指控为“学术造假”。
当然，事实上从来也没有人对爱丁顿作过这样的指控。
科学后来的发展最终还是验证了他的“验证”。
在1919年爱丁顿轰动世界的“验证”之后，1922年、1929年、1936年、1947年、1952年各次日食时，天文学家都组织了检验恒星光线弯曲的观测，各国天文学家公布的结果言人人殊，有的与爱因斯坦预言的数值相当符合，有的则严重不符。
这类观测中最精密、最成功的一次是1973年6月30日的日全食，美国人在毛里塔尼亚的欣盖提沙漠绿洲作了长期的准备工作，用精心设计的计算程序对所有的观测进行分析之后，得到太阳边缘处恒星光线偏折值为1.66″±0.18″。
为了突破光学照相观测
的极限，1974～1975年间，福马伦特和什拉梅克利用甚长基线干涉仪观测了太阳引力场对三个射电源辐射的偏折，终于以误差小于1％的精度证实了爱因斯坦的预言。
也就是说，直到1975年，爱因斯坦广义相对论的预言才真正得到了验证。
但这一系列科学工作通常都没有得到公众和媒体的关注。
那么，爱丁顿当年为什么不老老实实宣布他们得到的观测结果未能验证爱因斯坦的预言呢？我们倒也不必对爱丁顿作诛心之论，比如说他学风不严谨、动机不纯洁等等。
事实上，只需认识到科学知识中不可避免地会有社会（人为）建构的成分，就很容易理解爱丁顿当年为什么要那样宣布了。
科学中的不确定性其实普遍存在，而不确定性的存在就决定了科学知识中必然有人为建构的成分，这是一个方面。
另一方面，则是社会因素的影响。
爱丁顿当时的学术声誉、他的自负（相传他当时自命为除了爱因斯坦之外唯一懂得相对论的人）、科学共同体和公众以及大众传媒对他1919年日食观测的殷切期盼等等，这一切都在将他“赶鸭子上架”，他当时很可能被顶在杠头上下不来了。
所以，是1919年的科学界、公众、媒体，和爱丁顿共同建构了那个后来进入教科书的神话。