热点事件 · 2022年3月5日 0

爱因斯坦的理论除了预言黑洞,还有哪些预言?

我们都知道黑洞是广义相对论预言的,但黑洞不是爱因斯坦本人预言的,而是科学家史瓦西。事实上,爱因斯坦非常反对,并专门写了一篇论文。当然,更多的年轻科学家站在史瓦西这边,这在整个科学史上都很常见。

薛定谔不动薛定谔方程薛定谔方程这句话,指的是量子力学创始人之一薛定谔自己制定的波动方程,他无法接受这个方程的物理意义。

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也就是说,说到相对论预言,我们不仅要谈论爱因斯坦自己的预言,还要关注理论本身,看看理论能给出什么样的预言。接下来,让我们一个接一个地谈谈:

引力透镜

引力透镜是指:

当背景光源经过重力场附近(如星系、黑洞、星系)时,光线会像透镜一样弯曲。

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弯曲的程度取决于重力场的大小。事实上,自从提出光的波粒二象性以来,光也可以在牛顿理论体系中偏转,但英国天文学家爱丁顿带领团队亲自验证:

也有偏差,爱因斯坦理论预测的偏差远远好于牛顿理论给出的偏差。

然而,这里也有一个小故事。爱丁顿实际上作弊了。他只选择了一些有利于相对论结果的数据,而放弃了不利于相对论的数据。因此,爱因斯坦一发表爱丁顿的论文,就直接封神。

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后来,在1978年爱因斯坦诞辰100周年之际,当格林威治天文台长拿出爱丁顿的论文时,他发现爱丁顿的数据是假的。然而,他们并不急于宣布,而是重新测量了最新的技术,发现爱丁顿仅限于当时的观测技术,这不利于相对论。事实上,用现代技术测量这些数据与相对论拟合得很好。

可以说,完成了两次大逆转,最终表明相对论非常准确。事实上,爱因斯坦和他的理论只是逆转之王,背后有更奇怪的逆转。

引力红移

引力红移是指引力红移

当光或其它波远离重力场(各种大质量天体)时,频谱会偏移到红色端。

众所周知,光是有波动性的,在引力场大的地方,波长就会变大,如下:

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此时,光的波长会偏移到红外光的方向。

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你知道,我们能看到的光的范围是有限的,被称为可见光。光的波长可能会偏移到可见光的范围,这样人眼就看不见了。这张黑洞的照片证实了这一点。如果我们仔细看照片,我们会发现上半部分的光明明显低于下半部分,这是因为引力红,从可见光到不可见光,即引力红移。

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说白了,波长变长,频率变低。这次发现的黑洞照片也验证了引力红移的现象。

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水星进动

牛顿的理论告诉我们,

行星绕恒星运动是椭圆轨道,一个周期结束后回到原点,继续下一个周期。

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因此,科学家自然会将这一理论应用于包括水星在内的各种天体运动。

然而,经过仔细的计算,科学家们发现理论和观察结果并不匹配。水星每次都没有回到原来的位置,而是有一点偏差。事实上,误差很小,但科学家们无法忍受。

科学家们考虑了各种情况(如金星和地球的引力),结果几乎是一样的。这种奇怪的现象被称为水星动作。

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爱因斯坦的相对论可以解释这一现象。在相对论中,行星运动正是进步。事实上,地球也有进步。我们之所以没有感觉到地球会发生这种现象,是因为太阳系的重力场很小,所以相对论的效果没有得到反映。

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当重力场相对较小时,牛顿理论与相对论的结果非常接近。由于水星靠近太阳,重力很大,这种差异突然反映出来。这实际上与宏观低速相对论和牛顿理论结果非常相似。

引力波

爱因斯坦认为,如果空间中没有任何东西,时空将是直的。但如果有天体,时空就会扭曲。

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当高质量的天体开始加速运动时,时间和空间就会产生涟漪,就像池塘里的水波一样,这实际上是引力波。然而,一般来说,引力波非常弱,我们根本无法检测到。目前的技术手段只能检测到特别大质量的黑洞或中子星合并产生的引力波。

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盲猫遇到死老鼠型的宇宙常数

最后,我们来谈谈盲猫遇到死老鼠的预言。

当爱因斯坦提出广义相对论时,有一个方程,宇宙应该从这个方程中膨胀。

tigtocom/pgc-image/187df65594f4e408713a26a4a8bfrom7pc“img_widimage/187df6594f4e408713a26a4a8b?from7pc“img_widimage=img=img=imghe=”110o理论“爱因斯除了预测黑洞还有什么预测?

但爱因斯坦认为宇宙怎么会膨胀呢?他认为宇宙应该永恒。

因此,增加了宇宙常数。

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也就是说,这个方程意味着宇宙是恒定的。所以爱因斯坦满意地发表了这篇文章。结果呢?打你的脸!

不久,哈勃发现:

许多星系离我们很远,离我们越远,离我们越快。

通过各种理论验证,科学家们认为,如果宇宙一直在膨胀,不就是一个点吗?于是提出了宇宙爆炸。

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换句话说,爱因斯坦方程的宇宙常数是多余的,应该删除。于是,它变回了原来的样子。

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不久之后,1998年,两个研究小组发现了一个令人惊讶的秘密:宇宙正在加速扩张。换句话说,这个方程最初描述的宇宙膨胀是一个均匀的状态,这是错误的,需要添加一个常数的ー来弥补加速膨胀的效果,所以这个方程变成了爱因斯坦提出的。

爱因斯坦的理论除了预言黑洞,还有哪些预言?

可以说,这是科学史上罕见的大逆转,但事实上,这两个常数的意义是不同的。但从某种角度来看,爱因斯坦的预测是正确的,但预测推理的过程有点问题。

虫洞

事实上,爱因斯坦罗森桥是广义相对论中常用的虫洞,但这一理论仍处于猜测和理论阶段,科学家们还没有找到任何虫洞的证据。

爱因斯坦的理论除了预言黑洞,还有哪些预言?

这就是爱因斯坦和他的理论预言。