網(wǎng)友解答: 相對(duì)論分為狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。驗(yàn)證方法有所區(qū)別，但思路一致，既驗(yàn)證它們的基本原理，又驗(yàn)證它們的結(jié)論，多重的保險(xiǎn)才稱得上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。驗(yàn)證狹義相對(duì)論的基本原理：光速不變?cè)?。?/p>

相對(duì)論分為狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。驗(yàn)證方法有所區(qū)別，但思路一致，既驗(yàn)證它們的基本原理，又驗(yàn)證它們的結(jié)論，多重的保險(xiǎn)才稱得上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

驗(yàn)證狹義相對(duì)論的基本原理：光速不變?cè)怼Ｔ缙诘倪~克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后時(shí)代了。隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，激光干涉儀的精度越來越高，用它來測(cè)量光速不變?cè)淼木纫膊粩嘣谔岣撸缃褚呀?jīng)精度提高到了10的-17量級(jí)，兩篇論文見Physical Review Letters. 103 (9): 090401 (2009)和Physical Review D. 80 (100): 105011 (2009)。

驗(yàn)證狹義相對(duì)論的結(jié)論：鐘變慢效應(yīng)，還有多普勒效應(yīng)。鐘變慢效應(yīng)一個(gè)典型實(shí)驗(yàn)是高能粒子的壽命變化，很久之前，歐洲核子中心（CERN）測(cè)到mu子的壽命提高了兩倍多，論文見Nature 268, 301 (1977)。多普勒效應(yīng)，這類實(shí)驗(yàn)也有很多，就不一一列舉了，目前最精確的結(jié)果是利用光鐘之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)比對(duì)，論文見Science. 329 (5999): 1630–1633 (2010)。

驗(yàn)證廣義相對(duì)論的基本原理：等效原理，即引力質(zhì)量等于慣性質(zhì)量，簡(jiǎn)單的例子就是任何物體下落速度一樣。實(shí)驗(yàn)精度也在逐年提高，已經(jīng)到了10的-14量級(jí)，論文見Physical Review Letters 83(18) 3585 (1999)。后續(xù)一些太空實(shí)驗(yàn)有望將這個(gè)精度提高到10的-18量級(jí)。

驗(yàn)證廣義相對(duì)論的結(jié)論：首先是引力紅移實(shí)驗(yàn)，就是在引力不同位置的頻率/時(shí)間變化效應(yīng)，在探空火箭上的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)做到了和理論預(yù)言的誤差在10的-3量級(jí)，論文見Physical Review Letters. 45 (26): 2081–2084 (1980)。后續(xù)一些太空實(shí)驗(yàn)有望提高到10的-5量級(jí)。值得一提的是，目前的GPS系統(tǒng)已經(jīng)不能忽略引力紅移效應(yīng)，以及狹義相對(duì)論的多普勒頻移效應(yīng)，必須要做相對(duì)論修正，才能準(zhǔn)確導(dǎo)航。

望向太空，廣義相對(duì)論的驗(yàn)證比比皆是，早期有另愛因斯坦成名的水星近日點(diǎn)和太陽引力彎曲光線現(xiàn)象。后來哈勃望遠(yuǎn)鏡拍了很多引力透鏡效應(yīng)的照片。還有多種方法驗(yàn)證了黑洞的存在。最近的一個(gè)著名實(shí)驗(yàn)就是LIGO發(fā)現(xiàn)了引力波，2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，廣義相對(duì)論的一次偉大勝利。

施郁

（復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系教授）

相對(duì)論包括狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。它們都經(jīng)過了很多驗(yàn)證。

對(duì)于狹義相對(duì)論，邁克爾孫-莫雷實(shí)驗(yàn)就是最著名的驗(yàn)證。事實(shí)上，它是在愛因斯坦的狹義相對(duì)論論文之前發(fā)表的。它測(cè)量假想的光傳播的媒介（以太）相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度，結(jié)果是零，可以用狹義相對(duì)論非常簡(jiǎn)單地解釋。

另外，Kennedy–Thorndike實(shí)驗(yàn)測(cè)量光在不同慣性參照系中的速度差，結(jié)果當(dāng)然是零，驗(yàn)證了狹義相對(duì)論的光速不變假設(shè)。 Ives–Stilwell實(shí)驗(yàn)測(cè)量狹義相對(duì)論預(yù)言的橫向多普勒效應(yīng)。

其實(shí)宇宙線的存在就驗(yàn)證了狹義相對(duì)論。 很多基本粒子，比如繆子，壽命是很短的。但是它們可以從外層空間進(jìn)入地球，長(zhǎng)途跋涉，讓我們能探測(cè)到。為什么？這就是狹義相對(duì)論的時(shí)間膨脹：在靜止參照系，運(yùn)動(dòng)物體的時(shí)間拉長(zhǎng)了！

廣義相對(duì)路的驗(yàn)證則需要通過天體現(xiàn)象。首先，在愛因斯坦創(chuàng)立廣義相對(duì)論之前，人們就有了水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)的資料。 愛因斯坦在1915年11月創(chuàng)立廣義相對(duì)路的高潮時(shí)期將它算了出來。這可能是愛因斯坦最激動(dòng)的發(fā)現(xiàn)。 愛因斯坦還在廣義相對(duì)論基礎(chǔ)上預(yù)言了光線被太陽的彎曲。1919年，英國(guó)天文學(xué)家在西班牙和巴西的觀測(cè)證實(shí)了廣義相對(duì)論的預(yù)言。這個(gè)事件引起全世界的轟動(dòng)。早在1907年，愛因斯坦就預(yù)言了引力紅移。但是直到愛因斯坦去世5年后才由完成才完成驗(yàn)證。愛因斯坦1916年還在廣義相對(duì)論基礎(chǔ)上預(yù)言了引力波。2015年LIGO終于直接探測(cè)到引力波。