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第90章 力场（第2页）

在广袤无垠的宇宙之中，存在着一种奇妙而又神秘的现象——引力红移。根据爱因斯坦所提出的广义相对论，我们可以得知：在引力势强大的区域里，固有的时间流逝速度相对较慢。这意味着什么呢？简单来说，就是距离天体越近，时间的流速也就变得越发缓慢。

想象一下，当天体表面的原子向外发射光线时，由于所处位置的引力场强度较大，导致这些原子内部的物理过程都受到了影响。于是乎，它们所发出的光的周期逐渐拉长。然而，需要注意的是，光速始终保持恒定不变。在这种情况下，光的频率自然就会随之减小。

随着频率的降低，原本应该处于其他波段的光线开始向着光谱中的红色一端移动。正因如此，这种现象被科学家们形象地称之为“引力红移”。

在浩瀚的宇宙当中，分布着众多极度致密的天体，例如白矮星、中子星等等。通过先进的观测技术和仪器设备，天文学家们能够精确地测量出这些天体所发出的光的频率。并且，将其与地球上相同类型原子所产生的光进行详细对比分析。令人惊喜的是，实际观测到的红移量竟然与广义相对论所作出的预言完全相符！

这一惊人的发现无疑进一步验证了广义相对论的正确性，同时也让人类对于宇宙本质的理解向前迈进了一大步。引力红移的研究不仅有助于揭示宇宙深处那些未知的奥秘，更为未来探索更多关于时空结构以及物质相互作用等领域奠定了坚实的基础。

在上个世纪60年代初期的时候，物理学界发生了一件令人瞩目的大事。当时，一群杰出的物理学家们决心深入探索地球引力场中的奥秘，并将目光聚焦在了伽玛射线身上。他们巧妙地运用了一种被称为“无反冲共振吸收效应”（也就是我们熟知的穆斯堡尔效应）来展开研究。

经过一系列精心设计的实验和精确测量后，这些科学家成功地检测到了光在垂直传播时所产生的红移现象。这一发现引起了广泛关注，因为其结果竟然与广义相对论所作出的预言完全相符！要知道，在此之前，对于光在引力场中的行为一直存在着各种不同的理论和猜测。

按照传统的光的波动学说来看，光在引力场中本不应出现任何形式的偏折。然而，如果采用一种半经典式的“量子论加上牛顿引力论”的混合概念来分析这个问题，则会得出一个有趣的结论。首先，通过使用普朗克公式E=hv和质能公式E=Mc2，可以计算出光子的质量。然后，再依据牛顿万有引力定律对光子在太阳附近受到的引力作用进行推算，最终得出光的偏折角度大约为0。87角秒。

但令人惊讶的是，当运用广义相对论来进行同样的计算时，所得出的偏折角竟高达1。75角秒，几乎是前一种方法算出结果的两倍之多！这样巨大的差异无疑给物理学界带来了强烈的冲击，也进一步凸显了广义相对论在描述引力现象方面的卓越能力和准确性。

在1919在那个特殊的年份，第一次世界大战刚刚落下帷幕，世界正处于动荡与变革之中。就在这时，英国科学界有一项重要的研究正在悄然展开——由着名科学家爱丁顿所领导的两支考察队踏上了一段充满挑战和未知的征程。

他们的目标非常明确：趁着跨大西洋地区出现罕见的日全食这一绝佳时机，进行一次意义非凡的天文观测。这次观测旨在验证爱因斯坦提出的广义相对论中的一个关键预言：光线在强引力场作用下会发生偏转。

关于狭义相对论，在牛顿的世界里，时间和空间是绝对的，不变的和静止的，物理学中称之为绝对时空观。因为这种观点使得牛顿力学运用起来是那么的得心应手，以至于长久以来统治着人类的大脑，让牛顿的地位在科学界，特别是天文学界是那么的不可撼动。

直到200多年后，一位在科学界可以与牛顿比肩而立的科学巨匠的横空出世，才打破了这种观念。可能大家都知道，我要说的这位科学怪人是谁。不错，他就是赫赫有名的阿尔伯特·爱因斯坦!

爱因斯坦的成功来源于他16岁时的一次大开脑洞的幻想。他对自己说，要是我能和光一样快速前进，与它并肩而行，我将会看见什么样的情景?

当时麦克斯韦已经给出了完美的电磁理论，认定光是一种电磁波，于是就产生一个矛盾。爱因斯坦认为，如果按照牛顿理论，我们总可能达到光速，与它一起前进，这时光在我们的眼里应该就是一列列静止的波动，爱因斯坦称之为冻结的波；在别人看来，以光速前进的人也一样和这列被追上的波一起前进。可是，根据麦克斯韦电磁理论，不管我们以多快的速度运动，光都将以同样的速度离开我们。

在现实生活中，这是那难以想象的。就是说，在真空中，光是一个奇怪的东西的，无论你是站着不动，还是以很快的速度追赶他，还是以很快的速度离开它，它相对于你的速度都是30万公里每秒，毫无变化。这就是爱因斯坦所说的光速不变原理。

爱因斯坦认为，要解决光速悖论，唯有承认光速不变原理，而且这是一种特殊的不变!而光速不变原理就是相对论的基础。

为什么以前人们没有发现光这一特殊的性质（实际上是一种假设）?原因就是牛顿绝对时空观束缚了人们的想象力，而爱因斯坦是挣脱这种束缚，最终破茧成蝶的第一人。

在爱因斯坦的眼里，时间和空间是特么的不一样。可以说，每一个物体就代表着一整套不同的时空，因为时空是受运动速度的影响的，这就是狭义相对论的精髓所在，只是在低速运动状态下，各运动物体之间的这种时空区别不是那么明显，甚至在现代观测仪器中显示不出这种微妙的区别。

科幻电影中的翘曲速度，超空间或其他技术，能让飞船超光速飞行，然后进行星际旅行。但不幸的是物理学表明科幻电影不能成为科学事实。因为我们可能永远也无法超过光速，关于为什么不能超过光速，这可能对于有些人来说是个新鲜事。

爱因斯坦的狭义相对论与质能方程：为什么光速无法超越？

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