广义相对论实验验证guangyixiangduilunshiyanyanzheng

爱因斯坦发表广义相对论时，提出了三个验证他的理论的著名实验。第一个是引力红移。他指出，由于时空弯曲，太阳表面的钟会比远离太阳的钟（例如地球的钟）走得慢，因此那里的原子发射的光，其频率会比地球上同种原子发射的光要低。所以，地球上的观测者，将感到太阳辐射的光的光谱线会产生红移。第二个实验是光线偏折。由于太阳的存在，造成太阳附近时空的弯曲。因而来自遥远恒星的光，在通过太阳附近时，光线会产生偏转。第三个实验是水星轨道近日点的进动。由于时空弯曲，水星运动的轨道不再形成闭合的椭圆，近日点会不断移动。
上述三个实验，都已得到不同程度的验证。通过对太阳光谱的观测，引力红移已在5%的精度范围内得到验证。然而，由于太阳大气多普勒效应的影响，观测精度很难再提高。目前，科学家还观测到了天狼星伴星等其它恒星的引力红移效应，但由于那些恒星距离我们过于遥远，观测精度还不如太阳。从1958年开始，人们利用穆斯保尔效应挖实验室中观测引力红移，验证精度达1%。不过，需要指出的是，引力红移的预言只用到等效原理，与爱因斯坦场方程无关。所以，它对广义相对论的支持比较有限。光线偏折实验是对广义相对论理论的强有力支持。牛顿理论也预言光线通过太阳附近会产生偏折，但它预言的偏折角只有广义相对论预言值的一半。观测结果毫无疑问地支持了广义相对论，否定了牛顿理论。水星近日点的进动，在更高的精度范围内支持了广义相对论。在广义相对论公布之前，人们已知道，由于岁差以及其它恒星摄动的影响，水星近日点会产生进动。但是，理论算出的值比观测值每百年要少43″。爱因斯坦的广义相对论预言水星近日点每百年要有42.6″的进动，恰好补上了这一缺口。所以，这一验证可以看作广义相对论对牛顿理论的又一重大胜利。
近年来，出现了对广义相对论的其它验证实验。其中比较著名的是雷达回波实验。由于太阳存在所造成的时空弯曲，会使在太阳附近传播的雷达波产生延迟效应。1977年美国发射水手6号和7号探测器，对雷达回波进行了观测。结果支持广义相对论，否定与广义相对论相竞争的另一引力理论——布拉斯—迪克的标量一张量场理论。