如何验证相对论？

网友解答: 相对论分为狭义相对论和广义相对论。验证方法有所区别，但思路一致，既验证它们的基本原理，又验证它们的结论，多重的保险才称得上实验验证。验证狭义相对论的基本原理：光速不变原理。早

相对论分为狭义相对论和广义相对论。验证方法有所区别，但思路一致，既验证它们的基本原理，又验证它们的结论，多重的保险才称得上实验验证。

验证狭义相对论的基本原理：光速不变原理。早期的迈克尔逊莫雷实验已经远远落后时代了。随着激光技术的不断发展，激光干涉仪的精度越来越高，用它来测量光速不变原理的精度也不断在提高，如今已经精度提高到了10的-17量级，两篇论文见Physical Review Letters. 103 (9): 090401 (2009)和Physical Review D. 80 (100): 105011 (2009)。

验证狭义相对论的结论：钟变慢效应，还有多普勒效应。钟变慢效应一个典型实验是高能粒子的寿命变化，很久之前，欧洲核子中心（CERN）测到mu子的寿命提高了两倍多，论文见Nature 268, 301 (1977)。多普勒效应，这类实验也有很多，就不一一列举了，目前最精确的结果是利用光钟之间相对运动比对，论文见Science. 329 (5999): 1630–1633 (2010)。

验证广义相对论的基本原理：等效原理，即引力质量等于惯性质量，简单的例子就是任何物体下落速度一样。实验精度也在逐年提高，已经到了10的-14量级，论文见Physical Review Letters 83(18) 3585 (1999)。后续一些太空实验有望将这个精度提高到10的-18量级。

验证广义相对论的结论：首先是引力红移实验，就是在引力不同位置的频率/时间变化效应，在探空火箭上的实验已经做到了和理论预言的误差在10的-3量级，论文见Physical Review Letters. 45 (26): 2081–2084 (1980)。后续一些太空实验有望提高到10的-5量级。值得一提的是，目前的GPS系统已经不能忽略引力红移效应，以及狭义相对论的多普勒频移效应，必须要做相对论修正，才能准确导航。

望向太空，广义相对论的验证比比皆是，早期有另爱因斯坦成名的水星近日点和太阳引力弯曲光线现象。后来哈勃望远镜拍了很多引力透镜效应的照片。还有多种方法验证了黑洞的存在。最近的一个著名实验就是LIGO发现了引力波，2017年诺贝尔物理学奖，广义相对论的一次伟大胜利。

施郁

（复旦大学物理学系教授）

相对论包括狭义相对论和广义相对论。它们都经过了很多验证。

对于狭义相对论，迈克尔孙-莫雷实验就是最著名的验证。事实上，它是在爱因斯坦的狭义相对论论文之前发表的。它测量假想的光传播的媒介（以太）相对于地球的运动速度，结果是零，可以用狭义相对论非常简单地解释。

另外，Kennedy–Thorndike实验测量光在不同惯性参照系中的速度差，结果当然是零，验证了狭义相对论的光速不变假设。 Ives–Stilwell实验测量狭义相对论预言的横向多普勒效应。

其实宇宙线的存在就验证了狭义相对论。 很多基本粒子，比如缪子，寿命是很短的。但是它们可以从外层空间进入地球，长途跋涉，让我们能探测到。为什么？这就是狭义相对论的时间膨胀：在静止参照系，运动物体的时间拉长了！

广义相对路的验证则需要通过天体现象。首先，在爱因斯坦创立广义相对论之前，人们就有了水星近日点进动的资料。 爱因斯坦在1915年11月创立广义相对路的高潮时期将它算了出来。这可能是爱因斯坦最激动的发现。 爱因斯坦还在广义相对论基础上预言了光线被太阳的弯曲。1919年，英国天文学家在西班牙和巴西的观测证实了广义相对论的预言。这个事件引起全世界的轰动。早在1907年，爱因斯坦就预言了引力红移。但是直到爱因斯坦去世5年后才由完成才完成验证。爱因斯坦1916年还在广义相对论基础上预言了引力波。2015年LIGO终于直接探测到引力波。