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这些实验试图证明广义相对论是错误的

科学探索万象经验2023-05-08

我们有理由认为广义相对论是错的,但我们如何才能确定这是否是真的?要做到这一点,最好的方法是检验基于他的理论的假设。最重要的假设是,在宇宙的各个方向和各个地方,光速都是相同的。准确地说,这指的是所有频率下电磁辐射的速度,而不仅仅是可见光范围内的速度。并且它是真空中的速度,而不是介质中的速度。

根据爱因斯坦的理论,真空中的光速与光的频率和偏振无关。如果光速与频率有关,就会出现色散效应;如果与偏振有关,就会有双折射效应。我们知道这两种效应都存在于介质中,如果我们在真空中也能看到它们,那就意味着爱因斯坦错了。

试图证明广义相对论是错误的第二个方法是引力波的速度,广义相对论预测引力波的速度也为光速。但这是很难测试的,因为我们需要同时测量来自同一来源的引力波和光。即使我们设法做到了这一点,也很难证明它们是同时释放的。

引力波还提供了另一个证明错误的机会。在爱因斯坦的广义相对论中,黑洞视界不是一个物理物体,它只是一个边界的位置,我们给这个边界去了一个名称而已。但如果爱因斯坦的理论从根本上来说是不正确的,那么黑洞视界可能具有物理特性,例如由量子效应创造的尚未发现的量子引力理论。

如果是这样的话,那么从黑洞或中子星合并中发出的引力波看起来就会与爱因斯坦的预测不同。因为如果视界是一个物理物体,那么它可以发出引力波并产生回声,在引力波数据中,这看起来像是原始信号的一个有规律的重复,只是振幅减小了。

另一个相当直接的测试是,检验在非常短的距离上是否适用于1/R规律。是的,这就是牛顿的万有引力定律中的规律,但广义相对论中也有。但是,到目前为止,最精确的实验也没有能推翻这个规律。但这是一种证明广义相对论错误的思路。

证明爱因斯坦相对论的错误有什么好处?首先,它将为我们发展量子引力理论提供实验指导,这将帮助我们理解空间和时间的量子性质,以及黑洞内部是什么,或者大爆炸发生了什么。许多物理学家也希望它能阐明其他谜题,例如暗物质和暗能量,或者宇宙中一些异常的观测结果。

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