103年前，就能驗證廣義相對論！被一戰打亂，愛因斯坦卻因禍得福

1905年，愛因斯坦發表了《狹義相對論》。但很快，愛因斯坦發現自己的新理論只適用於勻速運動的慣性系中，而真實世界並不是勻速運動的，而且他還發現狹義相對論並不能解釋牛頓的萬有引力定律，這就讓愛因斯坦陷入煩惱之中了。

愛因斯坦一直尋求解決《狹義相對論》缺陷的辦法。從1907年到1911年，愛因斯坦一直致力於如何把萬有引力納入到相對論中。他曾這樣思考，如果把引力的本質描述為時空彎曲會怎樣？如果空間是彎曲的，那麼在彎曲的空間周圍射過一條光線，按照自己的理論，這條光線就是彎曲的。愛因斯坦意識到自己揭開了宇宙的神秘面紗。但是該怎麼證明自己的新理論呢？ 生活中的物體質量太小了，根本不足以達到彎曲光線的程度。那麼找什麼物體才合適呢？對，這就是太陽！

如果太陽背後的星體發出來的光線經過太陽周圍時被彎曲了，那麼這就表明自己的理論是正確的。但是該怎麼觀察呢，太陽實在是太亮了，除非有物體遮住太陽。所以愛因斯坦認為只有日全食的時候才能證明自己理論的正確性。

愛因斯坦提出有質量的物體可以彎曲周圍的時空這一結論是在1912年，而下一次日全食則是在1914年8月21日。於是愛因斯坦給全球著名的天文台寫信尋求幫助，希望他們可以去拍攝日全食的照片，然後分析日全食時太陽背後的天體光線的偏移位置以驗證自己的理論。幾個月過去了，天文台對愛因斯坦的來信保持了沉默，或許天文學家都太忙了。但幸運的是，愛因斯坦的尋求信得到了柏林天文台的一位年輕助手的回應，這就是歐文芬利。他們立即組成了觀測隊，其中包括來自美國著名天文學家威廉坎貝爾。他們發現1914年8月21日的日全食最佳觀測地段位於俄國的克里米亞半島。於是德國天文學家歐文芬利和美國天文學家威廉坎貝爾去了俄國。

但是很不幸，在日全食將要來臨的一個月內，世界第一次大戰爆發了！德皇對俄國宣戰，這讓愛因斯坦很是焦急，自己不知道遠在俄國觀測日全食的那群天文學家到底怎麼樣了？會不會因為戰爭而影響到證明自己理論正確性的進度。可怕的事發生了，俄國軍人搜查了在克里米亞半島觀測日全食的這群天文學家，但這並非是致命性的打擊，因為威廉坎貝爾是來自保持中立的美國，他並沒有被逮捕，而作為德國人的歐文芬利則以間諜罪被捕入獄。此時只剩威廉坎貝爾留下來觀測日食，但日全食當天的空中卻聚焦了烏雲，最後所有觀測儀器還被俄國人沒收。就這樣，第一次證明相對論正確性的機會就在指尖溜走了！

愛因斯坦很是苦惱，證明自己的機會就這樣溜走了。可很快，愛因斯坦發現自己的理論有數學錯誤，如果上次日全食真的觀測成功了，那麼按自己原先的理論算出來的光線偏折只是觀測數據的一半。就這樣，愛因斯坦因禍得福，因為自己的職業生涯得到了挽救。愛因斯坦接下來致力於尋找數學工具來完善自己的理論，也就是建立廣義相對論的引力場方程式。

事實上，愛因斯坦的數學功底相對於當時的數學家來說是遜色的，他曾經把自己在建立引力場方程中遇到的問題演講給科學界人士，而觀眾席上就有大名鼎鼎的數學家希爾伯特。在希爾伯特看來，這完全是個純數學問題，並認為自己可以解決這個問題。這時候愛因斯坦有了緊迫感，他和希爾伯特爭分奪秒，看誰可以提前發布廣義相對論的引力場方程。這時候愛因斯坦發現，自己的新理論隱藏在一個困擾眾多天文學家的謎題中，按照牛頓力學，水星的運行軌道是規則的，但是觀測事實卻表明水星運行軌道偏離了公轉軌道，這就是著名的水星進動現象。而愛因斯坦認為，自己的引力理論完全可以解釋水星進動現象。1915年，愛因斯坦和希爾伯特幾乎同時得到了廣義相對論的引力場公式，而希爾伯特卻很大度的把這一結果承讓給了愛因斯坦。

愛因斯坦的引力場方程

第二年，愛因斯坦完整發表了廣義相對論，並給出了太陽背後天體光線的偏移程度。接下來就是尋找下一次日全食嘍！天文學家發現，下一次日全食將在1919年5月29日的西非上演，於是大家就在靜靜的等待著，而此次觀測任務由著名天文學家愛丁頓帶隊，並成為這次觀測日全食的決定性人物。1919年5月29日，愛丁頓成功拍攝了日全食及其背後天體光線的照片。經過幾個月的數據分析，愛因斯坦的引力方程預言的太陽彎曲了周圍空間並導致其光線偏移的數據完全符合觀測數據。就這樣，愛因斯坦一鳴驚人，這一爆炸消息也得到了媒體的瘋狂報道，有人高呼「牛頓錯了！」。

愛因斯坦的廣義相對論在1919年首次被日全食驗證，如今的廣義相對論被越來越多的新實驗驗證了其正確性！

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