爱因斯坦狭义和广义相对论是否得到实验的严格

爱因斯坦的相对论分为狭义相对论和广义相对论。狭义相对论是1905年提出的，而广义相对论是1915年提出的，距今已经有100多年的时间了。那这两个理论都被验证了吗？

1、爱因斯坦狭义和广义相对论是否得到实验的严格验证？

相对论

爱因斯坦的相对论分为狭义相对论和广义相对论。狭义相对论是1905年提出的，而广义相对论是1915年提出的，距今已经有100多年的时间了。那这两个理论都被验证了吗？

想要了解是不是被验证了，我们首先要搞清楚相对论到底说了什么？

首先，狭义相对论其实是建立在光速不变原理和相对性原理之上的理论。爱因斯坦统一了时间和空间，认为时间和空间不应该被分立来看，而应该是结合起来看，并称为时空。

简单来说，其实狭义相对论研究的就是惯性参考系或者说平直时空（匀速运动的情况）的运动规律。

这个理论有几个推断，比如：时间膨胀效应、尺缩效应、同时性的相对性等等。而广义相对论则研究的是弯曲时空的或者说是非惯性参考系下（加速运动的情况）的运动规律。

同时，爱因斯坦通过等效原理将加速运动和引力场统一了起来，并且，他提出了引力的本质是时空的弯曲。月亮绕着地球转是因为地球压弯了周围的时空，月球沿着时空的测地线在运动。

以上这些实际上就是相对论内容的极度精简版本。这里要多说一句，可能你会问，那相对论和牛顿力学、万有引力定律有什么区别？

实际上，我们可以这么说，牛顿力学所描述的是宏观低速的时间，也就是速度比较慢，引力比较小的情况。至于相对论实际上是兼容了牛顿力学和万有引力定律。在低速，引力小的世界里，牛顿理论实际上是相对论的近似解，而相对论更厉害的地方在于它适用面更高，它可以适用于高速和引力较大的尺度。

大致了解了相对论之后，我们聊一聊关于相对论验证的问题。

实际上，相对论刚被提出来时，很多物理学家是有点摸不着头脑的。并不像大家想象中的那样，爱因斯坦一下子震惊全世界。事实上，爱因斯坦提出狭义相对论时，只是引起了一小撮科学家的注意。后来爱因斯坦提出广义相对论，也没引起很多人在关注。爱因斯坦也一直在找寻帮手来帮他进行验证。当然，要验证相对论并不容易。

首先验证相对论的是爱丁顿，他带团队去验证的是广义相对论的内容。

当光线从引力场边经过时，牛顿和爱因斯坦的理论都预言了光线会发生偏折，只不过爱因斯坦和牛顿理论的预言是有差异的，因此，只要通过观测看一下谁预言得更准就可以高下立判了。

但是，我们要知道的是只有引力场比较强时，偏转才明显，因此，只有拿恒星来做这个实验是比较合适的，但是恒星自身又发光。因此，不好进行判断。爱丁顿选用的就是日全食的时候，这个时候进行观测，就有可能拍摄到想要的结果。

爱丁顿观测之后，通过数据分析，最终得到了爱因斯坦预言更加准确的结果。（当然，这当中有一些插曲，不过最终还是爱因斯坦预言更加准确。）于是，爱因斯坦一下子名震全世界，而这时已经是1919年了。

至于狭义相对论的验证，实际上是比较复杂的，所以科学家花了很长时间才证明了。首先，狭义相对论的核心其实是同时性的相对论。意思是说，不同参考系下的人看到的同一件事情，可能他们看到的时间是不同的。这是因为运动状态本身就会影响时空。所谓的时间膨胀，尺缩效应实际上都是这样造成的。

具体的验证试验中，最有名的当属μ子实验。要知道它是一直很不稳定的粒子，因此，很容易发生衰变，衰变成一个反电子中微子、一个μ子中微子以及一个电子。μ子的半衰期是2.2微妙。意思是说，如果你有一堆μ子，那数量减半则需要2.2微妙的时间。

按照狭义相对论，如果μ子运动速度足够快，那就会产生时间膨胀效应，因此，半衰期也就会变长。于是，科学家就利用这个原理来做实验，结果真的验证了爱因斯坦狭义相对论的正确。

当然，并不止这两个实验，关于相对论的验证实验实际上有很多，这也是为什么相对论能够成为主流科学理论的原因。

最神奇的是相对论的一些预言，现在看来真的是特别准。首先，广义相对论中有个引力场方程。这个方程预示着宇宙在膨胀。

后来，这一点也被哈勃观测所证实，当然，这里补充一点，爱因斯坦并没有预言，而是叫做弗里德曼和勒梅特的两位科学家通过这个方程预言的。而这也是宇宙大爆炸的基础。

文章来源：《真空科学与技术学报》 网址: http://www.zkkxyjsxb.cn/zonghexinwen/2022/1222/1159.html