万有引力公式关于引力，爱因斯坦是对的( 二 )

一个因重力扭曲三维空间的二维切片示意图
爱因斯坦的引力场方程远不如牛顿的万有引力定律那样容易理解，事实上这个拥有多达16个变量的二阶非线性偏微分方程组可以让世界上绝大多数人陷入绝境，即使你精通数学，要想通过数学的方法求得它的解也是件极困难的事情。
爱因斯坦场方程
相对论预言由于爱因斯坦的引力场方程太过于烧脑，所以咱们不再讨论这个方程以及引力关系的推导，只说几个由此方程所计算出来的结果以及被证实的爱因斯坦广义相对论预言。
水星轨道进动： 1859年，法国天文学家勒威耶在利用牛顿万有引力定律计算水星轨道时发现存在误差，他发现水星在其轨道近日点的实际观测进动值比理论计算值每100年快了38角秒。没有人怀疑牛顿，按照万有引力定律，水星的椭圆轨道应该是固定的，于是大家猜测在水星与太阳之间有可能还存在另一颗行星，是这颗名叫“瓦肯人”的行星把水星给拖快了。然而没人能找到这颗星，因为“瓦肯人”根本不存在。
水星进动轨道
当将各种常数、定义以及变量代入爱因斯坦场方程，再进行一系列复杂的推算之后，人们得到如下进动角位移公式；再代入太阳质量以及水星轨道一系列参数，物理学家们准确地得到了38角秒这个值。
广义相对论推导进动公式
光被重力弯曲按照相对论的等效原理，光尽管没有静止质量，但它有能量，光的能量被等效为质量。因此当光经过大质量天体附近时，它应该被重力吸引而发生偏转或弯曲。
1919年，太阳发生日食，英国天体物理学家亚瑟·爱丁顿在西非和巴西观察到了遮蔽太阳背后Hyades星团位置的变化，他看到了本应被太阳挡住的Hyades星团发出的光，星光在经过太阳附近时被弯曲了。由此证明了爱因斯坦的质能方程和广义相对论是正确的。
引力透镜弯曲光线形成“爱因斯坦十字”
后来，天文学家们又观察到了由于“引力透镜”现象而产生的“爱因斯坦十字”，进一步证实了光可以被大质量天体引力弯曲。
引力红移今天的天体物理学家广泛使用引力红移现象来判断遥远星球的运动方向，并由此得出“宇宙大爆炸”的假想。引力红移是由爱因斯坦质能方程及广义相对论推测出的物理现象，因为光的能量与其频率成比例，所以向较低能量的移动表示向较低频率和较长波长的移位，可见光将向红外光的移位。也就是说当光从引力场逃逸时，它会失去能量，从而使波长变长。
光子逃离引力场时发生光谱红移
2018年5月，欧洲南方天文台的科学家们将望远镜对准了距离我们2.8万光年银河系中心的一颗编号为S2的恒星，它正在以7600km/s的速度接近银河系中心黑洞人马座Sgr A，当S2掠过黑洞附近时，它的光谱开始变红。
为了追踪S2恒星，科学家们分别利用牛顿的万有引力定律和爱因斯坦的引力场方程对其轨道进行了计算，结果表明爱因斯坦的答案与实际观测结果高度吻合，相当于打了9环，而牛顿的结果却差得比较远，他脱靶了。
S2恒星高速掠过黑洞附近，它验证了广义相对论
引力波万有引力定律无法解释引力波，而通过爱因斯坦的广义相对论预测了引力波的存在。
在广义相对论中，引力被视为时空的曲率，因此爱因斯坦认为引力波是空间和时间本身结构中的涟漪。引力波在通过时交替地拉伸和压缩空间，但是在非常小的尺度范围内（即使对于两颗黑洞相撞，它产生空间形变的尺度也只在10?21米以内）。
2015年激光干涉引力波天文台首次探测到遥远天体相撞发出的引力波，此后又多次探测到黑洞合并发出的引力波，由此证明了爱因斯坦时空弯曲的设想是正确的。

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