爱因斯坦相对论

罗方扬

自望远镜问世后，由于其在军事上和天文上都有极为重要的作用，欧洲各国竞相制造，相关工艺和技术也逐步成熟起来。

1781年3月，英国天文学家威廉·赫歇尔用自己磨制的望远镜，在双子座内看见了一颗淡蓝色的小星。持续观察一段时间之后，赫歇尔发觉它在恒星背景上有移动。后来，法国天文学家拉普拉斯算出了它的轨道，最终确定这是太阳系里的一颗新行星。这颗星就是天王星。

很快，人们又发现一个新的问题：实际观测到的天王星运行轨道和通过天体力学理论计算出来的轨道并不相符，二者之间总有一些偏差。人们就猜测可能在天王星附近还有一颗未知行星，其引力对天王星运行轨道产生摄动，从而让观测值和计算值不符，造成位置偏差。

为了发现这颗潜在的未知行星，当时有两位科学家进行了独立的计算，先后计算出了这颗行星的轨道，他们是英国的亚当斯和法国的勒威耶。这颗行星就是 “笔尖上的行星”——海王星。海王星的发现，让人们更加相信牛顿万有引力理论。

勒威耶一鼓作气，想用同样的方法解决水星近日点进动问题。人们很早就发现，水星每次近日点的位置都有变化，这就是近日点进动。勒威耶发现水星近日点进动的观测值比根据牛顿定律算得的理论值每100年快38角秒﹐由此猜测这可能是一个比水星更靠近太阳的“水内行星”吸引所致，就像海王星的引力能影响天王星一样。但是，勒威耶终其一生也没找到这颗“水内行星”。随后，天文学家们一直搜索到20世紀初，仍旧没有发现这颗“水内行星”。

如果一种方法不行，那就换个思路。1916年，爱因斯坦发表了著名的广义相对论，成功地解释了这个问题。爱因斯坦认为并不存在所谓的“水内行星”，因为水星是最靠近太阳的行星，太阳巨大的质量扭曲了水星的反射光线，从而改变了我们看到的水星视觉位置。爱因斯坦根据自己的理论，对水星位置进行了计算，结果计算值和实际观测值十分接近。水星近日点进动之谜的成功解释，也成为天文学对广义相对论的最有力的验证之一。

在牛顿的经典物理体系里，时间和空间是绝对的，空间、时间与物体的运动状态无关。但是，在相对论中，时空不再是绝对的，物体的质量和长度也会随着物体运动速度而改变，大质量天体能扭曲光线。这一切，都让当时习惯牛顿经典力学体系的人们感到不可思议。

爱因斯坦向来不修边幅，一头蓬松的乱发给大众留下深刻的印象。图中背景即为水星近日点进动现象的示意。

（责任编辑：白玉磊）