当前位置: 华文星空 > 知识

有没有哪些现象是必须用相对论计算才能符合实验结果的?

2021-07-14知识

我来谈谈两个事情,都是证明相对论是正确的重要证据。

1)引力透镜问题——定性不够,需要定量

没错,使用牛顿力学,假设光是粒子具有质量,也能定性地解释引力透镜问题。但是,定量上就完全不对了!使用广义相对论得到的偏折角度是牛顿力学得到结果的2倍!那么,如果我们测得了实验中的偏折角度,和两个计算值对比一下就知道哪个是正确的了。

自从1919年爱丁顿开始,就进行过多次的测量。如今的结果已经非常精确了——结果是与广义相对论符合的,也是就牛顿力学结果的2倍。 [1] [2] 所以牛顿力学在定量上,完全不能解释引力透镜问题。

亚瑟·爱丁顿爵士拍摄的1919年日食照片,1920年刊登于他的论文当中,并且宣布日食实验成功

2)μ子(渺子,muon)为何可以抵达地面?狭义相对论给它续上了生命! [3]

在距离海平面15公里的高空,有不少μ子生成并最终抵达地面。静止μ子的寿命是2.2微秒,如果它以这个寿命保持光速运动,也只能运动区区660米而已,压根儿不可能抵达地面上——但是实际上科学家们在地球上测得了很多来自高空生成的μ子。

原来,μ子在生成后以接近光速的速度运动,而由于狭义相对论的钟慢效应,使得μ子的生命被延长了!——类似的情况在粒子碰撞机中很常见。

最后,希望题主能多看些书或者靠谱的科普作品。比如维基百科就有狭义相对论的实验验证 [4] 词条,和广义相对论的实验验证 [5] [1] 词条。其中狭义的中文词条很烂,必须得看英文版;广义的中文词条还行。

参考

  1. ^ a b https://zh.wikipedia.org/zh-cn/广义相对论的实验验证
  2. ^https://baike.baidu.com/item/引力透镜效应
  3. ^https://zh.wikipedia.org/zh-cn/Μ子
  4. ^https://en.wikipedia.org/wiki/Tests_of_special_relativity
  5. ^https://en.wikipedia.org/wiki/Tests_of_general_relativity