天文在线|为何说100年以前的一场全日食证明了爱因斯坦对了而牛顿错了( 二 )
关于爱因斯坦是如何提出广义相对论的历史非常吸引人 ， 因为事实就是牛顿的万有引力的确存在缺陷 ， 这激励了爱因斯坦构思他的新概念 。
牛顿的引力理论于1687年提出 ， 它是一条十分简单的法则：在空间任意位置将物体以固定的距离分隔开 ， 你可以直接算出他们之间的引力 。 这条法则解释了从地球上的加农炮的运动到彗星 ， 行星 ， 恒星这类天体的运动的一切事物 。 过去200年 ， 它已经通过了所有测试 。 但是一个讨人厌的观测打乱了这一切：太阳系最内部行星的细微运动 。
科学家UrbainLeVerrier通过分析天王星轨道异常 ， 发现了海王星以后 ， 他便将注意力转向了水星轨道异常 。 他假设了一颗内部行星祝融星 ， 作为水星轨道异常的解释 。 尽管祝融星不存在 ， 但正是LeVerrier的估计 ， 帮助并引导爱因斯坦得出最终结果：广义相对论 。
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每颗行星都以椭圆形轨道绕太阳运动 ， 然而这个椭圆轨道并不是静止的 。 尽管每条轨道最终都会回到空间中同一固定点 ， 但更多的 ， 它是进动着的 。 进动就像是看着轨道不停的在空间中旋转 ， 虽然速度极慢 。 从15世纪晚期开始 ， 第谷和布拉赫就对水星进行了极其精确的观测 ， 因此有了这三百年多年以来的观测数据 ， 我们的测量就格外出色 。
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根据牛顿的理论 ， 由于地球春秋分点的行进和太阳系内行星对水星轨道有影响 ， 水星轨道应当每世纪旋进5557角秒 。 但是通过观察我们发现这个数据实际上应该是每世纪5600角秒 。 这个每世纪43角秒（每年仅0.00012度）的差别在牛顿的理论中并没有得到解释 。 要么是在水星和太阳之间还有一颗行星（观测结果已将该可能排除） ， 要么是旧的引力理论有错误 。
根据这两种不同的引力理论 ， 当其他行星和地球的运动对水星轨道的影响被剔除后,牛顿预测的是红椭圆（保守的） ， 与之相对 ， 爱因斯坦预测的是蓝椭圆（行进的） 。 （维基共享资源用户KSMRQ)
但是 ， 爱因斯坦的新理论能够解释这个偏差 。 他花了数年时间构建广义相对论的框架 ， 在该理论中 ， 引力不是由物体相互吸引造成的 ， 更多是由物质能量弯曲空间构造引起的 。 而且 ， 所有天体都会穿过这个空间 。 当引力场较弱时 ， 牛顿的法则是爱因斯坦理论非常好的近似值 。
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然而 ， 当天体接近大质量或处于高速状态时 ， 爱因斯坦的预测便与牛顿的预测不同 。 爱因斯坦确切地预测出了那个每世纪43角秒的差别 。 但是 ， 推翻一个科学理论的障碍比这可多得多 ， 要取代旧理论 ， 新理论必须达到如下条件：
重现旧理论的成功之处 。 （换句话说 ， 旧理论在某种程度上还是优越的 。 ）
在旧理论不适用的领域中取得成功 。 （换句话说 ， 新理论不能依托旧理论解决问题）
提出一个你能想到的并且可以测试的新预测 ， 将新旧理论区分开来 。 （换句话说 ， 你不需要有任何合乎科学的预测力）
最后一点便是日食会在哪里出现
在一次全日食过程中 ， 由于有中间质量太阳的存在 ， 光线出现了弯曲 ， 恒星会出现在和它们实际位置不同的方位 。 偏转的数量由光线经过的空间方位中的引力影响强度决定 。 （E.SIEGEL/银河系之外）
当恒星出现在夜空时 ， 来自各星系不同地方的星光进入我们眼中 ， 许多光在很多年前就出发了 。 如果牛顿是正确的 ， 那光要么应当完全沿直线传播 ， 它经过任何质量时都不会被弯曲；要么根据质能方程式描述的引力影响 ， 它应当弯曲 。 （毕竟 ， 如果E=mc2,那么根据m=E/c2 ， 你就可以把光看作是有确切质量的了）
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