在牛頓提出引力定律的一百多年后，卡文迪什在實(shí)驗(yàn)室中使用扭秤,，首次在實(shí)驗(yàn)中測(cè)量了兩個(gè)質(zhì)量之間的引力,。他用這個(gè)結(jié)果計(jì)算了地球的密度，得到了一個(gè)與當(dāng)前測(cè)量值僅相差幾個(gè)百分點(diǎn)的結(jié)果。19世紀(jì),，物理學(xué)家使用卡文迪什的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,，對(duì)引力常量G的值進(jìn)行了估算。
廣義相對(duì)論
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 伽利略的實(shí)驗(yàn)  蘋(píng)果從樹(shù)上掉落,，地球繞著太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，我們知道這是引力在發(fā)揮作用,。現(xiàn)代科學(xué)對(duì)引力的探索,，可以追溯到伽利略。16世紀(jì)末,，伽利略證明了有著不同質(zhì)量和構(gòu)成的物體在引力作用下會(huì)經(jīng)歷相同的加速度,。雖然相傳為了驗(yàn)證這一點(diǎn)，他從比薩斜塔上同時(shí)扔下大小不同的物體,，但實(shí)際上他是在實(shí)驗(yàn)室中讓不同的球體滾下斜面來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的,。 萬(wàn)有引力定律  1687年，牛頓提出了著名的萬(wàn)有引力定律,，統(tǒng)一了對(duì)地球和太陽(yáng)系中的大質(zhì)量物體的運(yùn)動(dòng)的描述,。在牛頓的框架中，引力是一種長(zhǎng)程吸引力,，作用于任何兩個(gè)大質(zhì)量物體之間,。物體間的吸引力與它們的質(zhì)量（m和M）、彼此分隔的距離（r）,，以及引力常量（G）有關(guān),。 卡文迪什實(shí)驗(yàn) 在牛頓提出引力定律的一百多年后，卡文迪什在實(shí)驗(yàn)室中使用扭秤,，首次在實(shí)驗(yàn)中測(cè)量了兩個(gè)質(zhì)量之間的引力,。他用這個(gè)結(jié)果計(jì)算了地球的密度，得到了一個(gè)與當(dāng)前測(cè)量值僅相差幾個(gè)百分點(diǎn)的結(jié)果。19世紀(jì),，物理學(xué)家使用卡文迪什的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,，對(duì)引力常量G的值進(jìn)行了估算。 廣義相對(duì)論
1915年,，愛(ài)因斯坦提出了全新的引力理論——廣義相對(duì)論,。這個(gè)顛覆性的理論表明引力并非像牛頓所認(rèn)為的那樣是一種作用于物體之間的力，而是時(shí)空彎曲的結(jié)果,。 在廣義相對(duì)論中,，時(shí)空并非“平坦”的，而是會(huì)因?yàn)榇筚|(zhì)量物體的存在而彎曲,，當(dāng)這些物體在時(shí)空中運(yùn)動(dòng)時(shí),，它們會(huì)不斷地改變時(shí)空的曲率。如此一來(lái),，引力就描述了物質(zhì)與時(shí)空之間的動(dòng)態(tài)相互作用,。廣義相對(duì)論不僅完美地解釋了牛頓理論無(wú)法解釋的水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)問(wèn)題，還作出了一系列可檢驗(yàn)的預(yù)言,。 光線彎曲  1919年,，天文學(xué)家愛(ài)丁頓和他的合作者利用日食測(cè)量了遙遠(yuǎn)星光在經(jīng)過(guò)太陽(yáng)附近時(shí)發(fā)生的偏折效應(yīng)。愛(ài)丁頓測(cè)量到的恒星偏移的幅度與廣義相對(duì)論所預(yù)測(cè)的一致,，這個(gè)轟動(dòng)性的結(jié)果不僅證實(shí)了廣義相對(duì)論,，也使愛(ài)因斯坦的名字家喻戶曉。 引力紅移  廣義相對(duì)論的另一個(gè)預(yù)言是,，即使是光的能量也會(huì)隨著引力而變化,。這種效應(yīng)被稱(chēng)為引力紅移，最早是由龐德和雷布卡通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)的,。他們?cè)谕粭澖ㄖ牡叵率液臀蓓斨g,，測(cè)量了兩個(gè)鐵樣品發(fā)射和吸收的光能的極其微小的變化。 時(shí)空漣漪的間接證據(jù)  在廣義相對(duì)論的預(yù)言中,，大質(zhì)量物體不僅會(huì)使時(shí)空彎曲，而且如果適當(dāng)加速,，還能在時(shí)空結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生微小的波動(dòng),。這種波動(dòng)就是引力波，也被稱(chēng)為時(shí)空漣漪,，以光速在宇宙中傳播,。 1974年，美國(guó)物理學(xué)家赫爾斯和泰勒發(fā)現(xiàn)了由兩顆中子星組成的互相旋繞的雙星系統(tǒng),。其中一顆是脈沖星,，利用它精確的周期性脈沖信號(hào)，他們計(jì)算出了該雙星系統(tǒng)繞其質(zhì)心公轉(zhuǎn)時(shí)它們的軌道半長(zhǎng)軸以及周期。由于引力波會(huì)帶走能量,，所以軌道半徑和周期也會(huì)變短,，理論和觀測(cè)精確的符合了，從而間接地證實(shí)了引力波的存在,。 時(shí)空拖曳  1918年,，蘭斯和蒂林基于廣義相對(duì)論，提出所有旋轉(zhuǎn)的大質(zhì)量物體應(yīng)該都會(huì)“拖曳”周?chē)臅r(shí)空,，這一效應(yīng)也被稱(chēng)為參考系拖曳,，或蘭斯-蒂林效應(yīng)。2004年,，引力探測(cè)器B發(fā)射,，旨在探測(cè)由整個(gè)地球自轉(zhuǎn)引力引起的蘭斯-蒂林效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)一致,。 時(shí)空漣漪的直接證據(jù)  廣義相對(duì)論的其中一個(gè)令人驚奇的預(yù)言是：宇宙中存在著連光進(jìn)入都無(wú)法逃逸的黑洞,。而當(dāng)兩個(gè)黑洞相互環(huán)繞并最終并合在一起時(shí)，也會(huì)釋放出引力波,。2015年9月14日,，發(fā)生在13億年前的雙黑洞并合輻射出的引力波，終于抵達(dá)地球,，并被激光干涉儀引力波天文臺(tái)（LIGO）探測(cè)到,。這是人類(lèi)首次直接捕捉到引力波，不僅證實(shí)了愛(ài)因斯坦的理論,，也為我們探索黑洞打開(kāi)了全新的窗口,。 看見(jiàn)看不見(jiàn) 盡管許多觀測(cè)都已經(jīng)表明黑洞是真實(shí)存在的，但我們從未看見(jiàn)過(guò)它的視覺(jué)證據(jù),。2017年,，事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）合作項(xiàng)目組用干涉測(cè)量法連接了遍布全球的射電天文臺(tái)，創(chuàng)建了一個(gè)地球大小的虛擬望遠(yuǎn)鏡,，并瞄準(zhǔn)了兩個(gè)目標(biāo)：一個(gè)是位于M87星系中心的超大質(zhì)量黑洞,，另一個(gè)是位于銀河系中心的人馬座A*。這兩張黑洞照分別于2019年和2022年公布,，觀測(cè)結(jié)果再次證明了廣義相對(duì)論是對(duì)的,。 迷霧重重 盡管我們對(duì)引力都非常熟悉，但對(duì)物理學(xué)家而言它仍是一團(tuán)迷霧,。例如,，物理學(xué)家想要知道為什么與自然界中的其他三種基本力（強(qiáng)力、弱力和電磁力）相比,，引力如此微弱,？為什么它只吸引而不排斥,？而當(dāng)物理學(xué)家想要真正理解黑洞或大爆炸時(shí)，更是需要將它與量子理論結(jié)合,。因此,，今天物理學(xué)家仍在孜孜不倦地探索著引力的本質(zhì)。 #創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)： 撰文：不二北斗 設(shè)計(jì)：雯雯 #參考來(lái)源： https://sci./web/lisa-pathfinder/-/56909-100-years-of-general-relativity #圖片來(lái)源： 封面圖&首圖：新原理研究所 |
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