此外,1964年夏皮罗提出一项验证实验,利用雷达发射一束电磁波脉冲,经其他行星反射回地球再被接收 。当来回的路径远离太阳,太阳的影响可忽略不计;当来回路径经过太阳近旁,太阳引力场造成传播时间加长,此称为雷达回波延迟或叫“夏皮罗时延效应” 。天文学家后来通过金星做了雷达反射完全符合相对论的描述 。2003年天文学家利用卡西尼号土星探测器,重复了这项实验,测量精度在0.002%范围内观测与理论一致,这是迄今为止精度最高的广义相对论实验验证 。
4引力红移
从大质量天体发出的光(电磁辐射),由于处于强引力场中,其光振动周期要比同一种元素在地球上发出光的振动周期长,由此引起光谱线向红光波段偏移的现象 。只有在引力场特别强的情况下,引力造成的红移量才能被检测出来 。二十世纪六十年代,庞德、雷布卡和斯奈德在哈佛大学的杰弗逊物理实验室(Jefferson Physical Laboratory)采用穆斯堡尔效应的实验方法,定量地验证了引力红移 。他们在距离地面22.6米的高度,放置了一个伽马射线辐射源,并在地面设置了探测器 。他们将辐射源上下轻轻地晃动,同时记录探测器测得的信号的强度,通过这种办法测量由引力势的微小差别所造成的谱线频率的移动 。他们的实验方法十分巧妙,用狭义相对论和等效原理就能解释 。结果表明实验值与理论值完全符合 。2010年来自美国和德国的三位物理学家马勒(H.Muller)、彼得斯(A.Peters)和朱棣文通过物质波干涉实验,将引力红移效应的实验精度提高了一万倍,从而更准确地验证了爱因斯坦广义相对论 。
5黑洞
1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西计算得到爱因斯坦引力场方程的一个真空解,这个解表明,质量大到一定程度,引力将把大量物质集中于空间一点,并产生奇异的现象 。这种天体被美国物理学家约翰·阿奇巴德·惠勒命名为“黑洞” 。史瓦西的解表明黑洞的质量极其巨大,而体积却十分微小,密度异乎寻常的大,它所产生的引力场极为强劲,以至于任何物质和辐射在进入到黑洞的一个事件视界(临界点)内,便再无法逃脱,甚至传播速度最快的光(电磁波)也无法逃逸 。如果太阳要变成黑洞就要求其所有质量必须汇聚到半径仅3千米的空间内,而地球质量的黑洞半径只有区区0.89厘米 。1964年,美籍天文学家里卡多·吉雅科尼(Riccardo Giacconi)意外地发现了天空中出现神秘的X射线源,方向位于银河系的中心附近 。1971年美国“自由号”人造卫星发现该X射电源的位置是一颗超巨星,本身并不能发射所观测到的X射线,它事实上被一个看不见的约10倍太阳质量的物体牵引着,这被认为是人类发现的第一个黑洞 。虽然黑洞不可见,但是它对周围天体运动的影响是显著的 。现在,黑洞已经被人们普遍接受了,天文学家甚至可以用光学望远镜直接看到一些黑洞吸积盘的光 。
6引力拖曳效应
一个旋转的物体特别是大质量物体还会使空间产生另外的拖曳扭曲,就好像在水里转动一个球,顺着球旋转的方向会形成小小的波纹和漩涡 。地球的这一效应,将使在空间运行的陀螺仪的自转轴发生41/1000弧秒的偏转,这个角度大概相当于从华盛顿观看一个放在洛杉矶的硬币产生的张角 。2004年4月20日,美国航天局“引力探测-B”(GP-B)卫星从范登堡空军基地升空,以前所未有的精度观测“测地线效应”,从而寻找“惯性系拖曳”效应的迹象 。卫星在轨飞行了17个月,随后研究人员对测量数据进行了5年的分析 。2011年5月4日美国航天局发布消息称,GP-B卫星已经证实了广义相对论的这项预测 。但是该项目的经济性和必要性受到很多批评的声音 。
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