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爱因斯坦的相对论的提出始末,有没有实验的验证?

 科学船坞 2020-03-27

爱因斯坦的狭义与广义相对论是否得到了实验的验证?

爱因斯坦创立的相对论绝对是现代物理学的顶梁柱,它从诞生到如今,一直都是当代物理学研究的热点,而且近半个多世纪以来的重大科学成果都与相对论有关系。那么,爱因斯坦是如何创立这两个理论的呢?

爱因斯坦的笔记

相对论创立始末

爱因斯坦能够创立出狭义相对论,这与他本人善于吸取前人的思想以及具备批判性思想是分不开的。早在爱因斯坦16岁的时候,他就幻想如果以光速跑步,看到的世界会是什么样子的呢。自从牛顿力学体系创立以后,它统治了物理学一百多年,后来的科学家只是对这座牛顿创立的科学大厦进行缝缝补补的工作。电磁理论创立以后,一些现象渐渐地与牛顿力学相冲突起来,其实,狭义相对论就是建立在它俩矛盾的基础之上。

在狭义相对论创立之前,有三个实验,这三个实验分别是:

迈克尔逊-莫雷实验,在实验中,两位科学家并没有发现地球相对于以太运动;

电子的惯性质量随着运动速度的增加而变大;

处在运动状态下的物体的电磁感应现象表现出相对性。

这三个实验慢慢地就展现出了牛顿力学体系中的矛盾,对于真空中的光速问题一直无法得到解决,一直以来根深蒂固的经典物理学思想禁锢了当时的物理学家向新的思想进发,新的思想其实就是光速不变原理。

在爱因斯坦之前,已经有物理学家触碰到了狭义相对论的大门,只是没有打开而已,爱因斯坦打开了这个大门,基于两条公理:相对性原理以及光速不变原理。这两个公理的提出与前人积累的经验是分不开的,早在狭义相对论提出之前,庞加莱已经意识到光速不变原理了,洛伦兹等人已经走上狭义相对论的大路上了,马赫的思想对爱因斯坦的启发也比较大,正是在这些前人的基础之上,爱因斯坦才率先地提出了两条公理,继而在1905年提出狭义相对论。

广义相对论更是纯粹的理性思维的巅峰之作,它不靠任何现实中的实验,纯粹靠思想实验,在脑海里完成,并提出了等效原理、广义协变原理。在物理学研究中,理论物理的研究是最不耗钱的,因为它只需要笔和纸。在狭义相对论提出的10年后,也就是1915年,爱因斯坦的广义相对论问世。

相对论的提出并不是全靠想,也有其它物理学家做出的实验带来的启发,比如狭义相对论创立之前的那三个实验带来的启发。

关于相对论的实验检验:

狭义相对论的实验检验:对于狭义相对论的检验,最好的一个证据就是导航卫星的时钟校准,导航卫星在太空中高速运动,就会出现相对论效应,这其中不光有狭义相对论效应也有广义相对论效应,需要两者结合才能消除时钟误差,提高导航定位精度。

广义相对论的实验检验:近些年来对于引力波的探测,光线的偏折(这个现象在广义相对论刚刚提出之后没多久就被爱丁顿证实了),水星近日点进动的解释,黑洞的研究,引力红移等等。

这里只是简单地介绍了部分,相对论已经充分的被实验验证了,自从爱因斯坦的两大相对论问世,后面的物理学家的研究热点主要就在相对论上,接近一个世纪的研究以及相关的实验检验都证明相对论是一个科学理论,完美地解释了许多问题。

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