广义相对论说时空弯曲，难以理解？如果推翻这个理论会怎样？焦点资讯

来源：星空承载梦想　2023-01-14 10:39:59

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如果说近代科学谁最伟大，相信很多人一定会说爱因斯坦，因为爱因斯坦给人类科学发展提供了重要的方向，如果没有爱因斯坦，那么人类的科学发展可能会倒退100多年，爱因斯坦诞生于1879年，爱因斯坦在小的时候，说话很不流畅，直到4岁的时候，他都无法流畅的用语言表达自己，可能是因为说话迟的原因吧，爱因斯坦小的时候很少说话，不过他很早就表现出对自然的热爱，他几乎把大量的时间都花费在了观测大自然中，在他5岁的时候，指南针就吸引了它的心灵。爱因斯坦小时候比较喜欢小提琴，在16岁的时候他决定走出学校，跳过多余的部分，考上了瑞士理工大学。

在1894年，爱因斯坦开始了他的第一篇论文——《关于在磁场中乙醚状态的研究》，当然了这些论文和他之后的其它论文无法相提并论，但是从这里我们就能够看出爱因斯坦的思维远超越常人，从1687年，牛顿发表了《自然哲学的数学原理》之后，就标志着经典力学的建立，牛顿的经典力学在很长时间都一直是物理学家心中的圣经，其实牛顿的经历力学主要是建立在伽利略之上，伽利略变换认为，在同一参照系中，两个事件同时发生，时间间隔的测量是绝对的，长度测量也是具有绝对性的。经典力学定律在任何惯性参考系中数学形式都是不变的，所有的惯性系都是等价的。

简单来说就是伽利略变化构建了经典力学中的绝对时空观，时间和空间和参考系运动状态无关，时间和空间是不相联系的，是据对的，直到爱因斯坦出现以后，才对经典力学进行了填补，在1905年，爱因斯坦发表了自己的《狭义相对论》，爱因斯坦认为时间和物体的运动状态是有关系的，空间也是这样的，同时他还提出了一个颠覆人类认知的概念：同时性的相对性，简单来说就是，在一个坐标下看是同时发生的两件事情，换一个坐标系就很有可能不是同时发生的了，爱因斯坦的狭义相对论给了我们一个完全不同的时空观。他认为时间和空间都是相对的，会随着速度的变化而发生改变，简单来说就是速度越快，时间越慢。

(资料图)

后来科学家通过实验，最终证明了爱因斯坦的理论是对的，这个理论推翻了牛顿、伽利略的时间和空间是没有关系的，现在我们知道时间和空间其实是有关系的，不过狭义相对论对于爱因斯坦来说，还不是让他成为不可替代的伟大科学家，爱因斯坦曾说过：如果我没有提出狭义相对论，那么5年以后别人也会提出狭义相对论，但是如果我没有提出广义相对论，50年之内都不会有人提出来，这说明广义相对论才是真正让爱因斯坦走上巅峰的理论，那么什么是广义相对论呢？在爱因斯坦提出狭义相对论之后，很多问题都得到了解决，不过狭义相对论只适用于惯性参考系，在惯性参考系的定义上，科学家又遇到了难题。

如何去定义惯性参考系呢？当一个物体不受外力保持静止或者匀速直线运动状态不变的参考系是惯性参考系，但是我们如何去定义它不受外力呢？为了解决这个问题，爱因斯坦建立了广义相对论，在广义相对论中，爱因斯坦认为，引力并不是牛顿所说的吸引力，引力只是物质弯曲时空产生的几何效应而已，在广义相对论没有问世之前，科学家一直都遵从牛顿的万有引力定律，牛顿认为世界万物都遵循引力，苹果之所以会向下掉落，是因为地球有引力，能够将苹果吸引到地上，在宇宙中质量越大的天体，它的引力就越大，比如说我们的太阳系，在太阳系中，太阳的质量占到了太阳系总质量的百分之99.86.

剩下的其它行星和物质占到了太阳系总质量的百分之0.14，从占比上我们就能够看出，太阳的质量很大，由于太阳的质量很大，所以它的引力也是非常强大的，强大的引力能够将八大行星全部吸引过来，而八大行星为了不被太阳吞噬，于是他们选择了不停的自转和公转，自转和公转能够产生离心力，离心力和引力相互抵消，所以八大行星能够稳定的围绕太阳转动，直到爱因斯坦提出广义相对论之后，这个说法才被打破，广义相对论是现代物理中基于相对性原理利用几何语言描述的引力理论，在广义相对论中，引力是时空的一种几何属性，从广义相对论得到的部分预言和经典物理中的对应预言非常不同。

尤其是关于时间、空间、自由落体的运动以及光的传播问题，广义相对论之所以能够成为现代物理学的支柱，是因为它能够经得住考验，为什么牛顿的经典力学存在漏洞呢？因为在太阳系中，水星围绕太阳公转的平均距离大约是57909050公里，但是由于它的偏心率达到了0.205，在八大行星当中是最高的，所以它和太阳的距离变化很大，当它在近日点的时候，距离太阳只有46001200公里，但是在远日点的时候，距离太阳有69816900公里，曾经科学家认为，水星是潮汐锁定的天体，所以它的一面总是朝着太阳，但实际上，水星具有58.646天的缓慢旋转周期，水星的自转轨道共振是3:2，也就是说，水星每完成两次公转，自身才会自转三周。

由于水星的自转周期很长，而公转周期很短，所以水星每过3个水星日，就相当于过了两个水星年，根据开普勒行星定律我们能够知道，行星在近日点的公转速度很快，远日点的公转速度会变慢，对于距离太阳最近的水星来说，水星的自转速度是比公转速度快的，但是当水星达到近日点的时候，它的公转速度就超过了自转速度，后来科学家们利用牛顿力学来计算水星的近日点，发现其它行星都能够完美的计算出来，但是水星近日点要比计算多出43角秒，这就是著名的水星进动现象，一直以来水星的进洞现象都困扰着科学家，连牛顿的经典力学都没有办法解释这个现象。

所以当时有很多科学家认为，在彗星内部可能还隐藏着一颗神秘的天体，这颗天体会产生一定的引力，和水星引力相互干扰，所以才会导致彗星近日点的计算不准确，当时科学家将这个神秘的天体称为是祝融星，后来很多科学家还利用天文望远镜专门寻找这颗天体，不过经过很多年的观测，科学家们并没有找到这颗神秘的天体，虽然科学家也试图利用其它理论来解释，但都没有办法完美的解决水星进洞的问题，直到爱因斯坦提出广义相对论之后，这个困扰了科学家近百年的谜题才被解开，科学家们将水星的进洞现象解释为太阳引力造成的时间弯曲效应。利用相对论的方程科学家计算出水星的运行数据和人类观测到的水星实际情况是一样的，这说明广义相对论才是正确的。

广义相对论不仅仅解释了水星运动的谜题，而且它还预言了光在经过大质量天体附近时，会发生比牛顿预言更大的偏离，这个预言在后来的日全食中得到了验证，除此之外，广义相对论还预言了人类从未知晓的现象，比如说黑洞、引力时间膨胀效应、引力透镜效应和引力波，黑洞是宇宙中最为神秘的天体，早在1783年的时候，英国天文爱好者给当时著名的卡尔迪许写了一封信，信中他认为宇宙中存在一种质量非常大的神秘天体，连光线都没有办法逃离它的引力，当时他把这种天体成为是暗星，后来在1916年的时候，爱因斯坦利用广义相对论计算出了黑洞的存在，爱因斯坦当时认为，宇宙中应该存在一种神秘的天体。

当这个天体的质量达到一定程度之后，光都没有办法逃离它的引力，不过当时爱因斯坦自己都不相信这种天体的存在，后来德国物理学家卡尔史瓦西将这个神秘的天体称为是黑洞，在2019年的时候，科学家终于拍到了第一张黑洞的照片，这也证明了爱因斯坦的理论是对的，由于黑洞太过于神秘，到现在我们也不知道黑洞的内部是什么样子的，不过人类能够在100多年后发现黑洞，也是因为爱因斯坦的广义相对论，如果不是爱因斯坦计算出了黑洞，那么人类可能永远都无法找到黑洞，而且爱因斯坦的引力时间膨胀效应也给人类带来了不一样的认知。在相对论中爱因斯坦给出了引力时间膨胀效应公式。

公式为：t"=t*√(1-2GM/rc)，在这个公式中，t"是重力时间膨胀效应的值，t是观测者在低重力惯性系统中的时间流逝值，G是万有引力常数，取值是6.67x10^-11N·m/kg；M为天体质量；r为天体半径；c为光速。这个公式告诉我们时间会根据引力和速度而改变，为此科学家们还专门做了实验，最终发现爱因斯坦的这个理论是对的，除了引力时间膨胀效应之外，爱因斯坦提出的引力透镜效应也给人类带来了科技的进步，在1980年，科学家观测到类星体Q0957+561产生了引力透镜现象，这是光线弯曲的另一个版本，引力透镜认为：物质决定时空的形状，质量扭曲时空表现出来的引力现象，能够使光线发生弯曲，在宇宙中，前置大质量天体能够增亮视线背景星系或者扭曲图像，这个原理就类似于光学透镜作用，也被称为是引力透镜效应。

当时科学家在观测星系时发现，同一个区域竟然出现了两个完全一样的星系，难道说是平行宇宙？后来经过科学家研究得出，出现这种情况可能是由于类星体所发射的光线在返回地球的过程中，受到了某种巨大天体的阻碍，所以才会发生折射，然后产生两个相同的图像，而这种现象爱因斯坦早在100多年前就提出来了，不得不说爱因斯坦是真的非常伟大，科学家利用爱因斯坦的广义相对论发现了引力波，在广义相对论中，还有很多未知的神秘天体，比如说白洞，虫洞等等，目前科学家也在积极的研究和探索当中，如果爱因斯坦的预言都是对的，那么在不久的将来，人类一定能够找到这些神秘的天体。

如果说没有爱因斯坦，那么人类科学不知道要倒退多少年，这也是为什么爱因斯坦能够成为比肩牛顿的伟大科学家，既然如此，那么如果广义相对论被推翻会怎么样？如果说这个理论被推翻，那么人类现代物理学体系将会崩塌，人类利用几百年建立起来的物理学都将失去意义，但是想要推翻这个理论，并不是一件容易的事情，因为你要有推翻它的依据，除非你能够发表出一套更加完整的理论来，能够将天体运动、时间、空间、宇宙诞生等等所有人类未知的奥秘全部解开，而且你的理论必须能够经得住考验，这样才能够将广义相对论推翻，不过这个能够推翻相对论的人什么时候出现，还是一个未知数。

科学就是不听的探索和修改，现在谁也不敢说爱因斯坦的理论就全部是对的，就像曾经很多人认为牛顿已经能够完全解开了宇宙的奥秘，但是经过研究却发现，牛顿的理论也存在很多漏洞，目前来看，爱因斯坦的相对论确实很厉害，但是未来随着人类科技的发展，说不定我们能够发现相对论中的漏洞，到时候可能还会有人提出新的理论，这才是科学探索真正的意义，不过下一位天才什么时候出现？目前谁都不知道，小编希望，人类的科技能够变得越来越强大，能够尽快解开宇宙的奥秘，对此，大家有什么想说的吗？

关键词：爱因斯坦广义相对论狭义相对论

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