thuyết tương đối rộng tham khảo
Các thí nghiệm kiểm chứng Không lý thuyết khoa học hoàn toàn mà dựa vào lý thuyết; mô hình phải kiểm tra thực nghiệm Định luật hấp dẫn Newton công nhận tính đến chuyển động hành tinh vệ tinh hệ Mặt Trời với độ xác tinh tế Nhưng xác kết thí nghiệm nâng cao dần, vài sai lệch với tiên đoán Newton phát hiện, sai lệch tính đến thuyết tương đối rộng Tương tự thế, tiên đoán thuyết tương đối tổng quát phải kiểm tra thực nghiệm, tự Einstein đặt ba thí nghiệm kiểm tra mà biết đến kiểm nghiệm cổ điển lý thuyết: Các quỹ đạo theo mô hinh Newton (đỏ) so với mô hình Einstein (xanh) hành tinh quay xung quanh cầu Nhấp vào hình để xem ảnh động • Mô hình Newton tiên đoán quỹ đạo quay xung quanh hình cầu lý tưởng phải elíp Lý thuyết Einstein tiên đoán quỹ đạo đường cong phức tạp hơn: hành tinh cư xử chuyển động hình elíp, thời điểm, toàn elíp quay chậm xung quanh Trong hình vẽ bên phải, quỹ đạo elíp theo tiên đoán mô hình hấp dẫn Newton màu đỏ, phần quỹ đạo theo tiên đoán Einstein màu xanh Đối với hành tinh quay quanh Mặt Trời, độ lệch so với quỹ đạo mô hình Newton biết đến dịch chuyển dị thường điểm cận nhật Đo đạc hiệu ứng này, thực năm 1859, Thủy Những kết xác Thủy hành tinh khác dựa đo đạc thực giai đoạn 1966 1990, nhờ sử dụng kính viễn vọng vô tuyến Thuyết tương đối tổng quát tiên đoán đắn dịch chuyển dị thường điểm cận nhật hành tinh đo cách xác Thủy, Kim Trái Đất • Theo thuyết tương đối rộng, ánh sáng không theo đường thẳng lan truyền trường hấp dẫn Thay vào đó, bị lệch có mặt vật thể nặng Đặc biệt, ánh sáng từ xa bị lệch vượt qua gần Mặt Trời, làm cho vị trí bầu trời đêm dịch khoảng 1,75 giây cung (một giây cung 1/3600 độ) Trong mô hình hấp dẫn Newton, thực lập luận suy nghiệm (heuristic) dẫn đến ánh sáng bị lệch nửa so với tiên đoán lý thuyết Einstein Các tiên đoán khác kiểm nghiệm quan sát gần so với Mặt Trời trình nhật thực Theo cách này, đoàn thám hiểm Vương quốc Anh dẫn đầu Arthur Eddington đến Tây Phi năm 1919, xác nhận tiên đoán Einstein đúng, tiên đoán Newton sai, thông qua quan sát nhật thực vào ngày 29/5/1919 Các kết Eddington chưa xác cho lắm; quan sát tiếp sau lệch ánh sáng quasar xa Mặt Trời, nhờ áp dụng kĩ thuật • xác cao thiên văn vô tuyến, xác nhận kết Eddington với độ xác cao (các đo đặc thực năm 1967, phân tích chi tiết từ năm 2004) Sự dịch chuyển đỏ hấp dẫn đo đạc phòng thí nghiệm năm 1959 Pound Rebka Nó đo thiên văn vật lý, bật ánh sáng thoát từ lùn trắng Sirius B Sự liên hệ với hiệu ứng giãn thời gian hấp dẫn đo cách thay đổi vị trí đồng hồ nguyên tử độ cao khác từ hàng chục ki-lô-mét đến hàng chục nghìn ki-lô-mét (thực lần Hafele Keating năm 1971; kết xác ngày thí nghiệm từ vệ tinh Gravity Probe A phóng lên năm 1976).[27] Trong ba kiểm nghiệm trên, có tiến điểm cận nhật Thủy biết đến trước Einstein công bố thuyết tương đối tổng quát năm 1916 Những thí nghiệm sau xác nhận tiên đoán khác ông, đặc biệt phép đo độ lệch ánh sáng Mặt Trời năm 1919, đưa Einstein trở thành nhà khoa học tiếng toàn giới.[28] Những thí nghiệm kiểm chứng khẳng định thay thuyết tương đối tổng quát với lý thuyết Newton hấp dẫn đồng thời, so với nhiều lý thuyết hấp dẫn khác đưa Gravity Probe B với pin Mặt Trời gấp lại Các thí nghiệm cho tiên đoán khác thuyết tương đối rộng bao gồm phép đo xác hiệu ứng Shapiro hay trễ thời gian hấp dẫn ánh sáng, gần vào năm 2002 tàu thám hiểm không gian Cassini Một chuỗi thí nghiệm tập trung vào trạng thái quay chuyển động không gian Một hiệu ứng liên quan đến nó, chuyển dịch đường trắc địa, kiểm nghiệm với Thí nghiệm laser định tầm Mặt Trăng (Lunar Laser Ranging Experiment) (các đo đạc xác cao quỹ đạo Mặt Trăng) Hiệu ứng khác, liên quan đến thiên thể lớn quay, gọi kéo-hệ quy chiếu Các hiệu ứng dịch chuyển đường trắc địa kéo hệ quy chiếu kiểm nghiệm vệ tinh thí nghiệm Gravity Probe B phóng lên năm 2004, với kết xác nhận thuyết tương đối tổng quát tương ứng với hiệu ứng vào khoảng 0,5% 15%, năm 2008 (Các phân tích liệu thu từ vệ tinh thực hiện) Theo thang đo vũ trụ, hấp dẫn toàn hệ Mặt Trời yếu Từ khác biệt tiên đoán lý thuyết Eisntein lý thuyết Newton thể rõ hấp dẫn mạnh, nhà vật lý từ lâu thích thú kiểm nghiệm nhiều hiệu ứng tương đối tính trường hấp dẫn tương đối mạnh Điều trở thành nhờ vào quan sát xác cặp xung Trong hệ sao, hai neutron nén mạnh quay xung quanh Ít số chúng xung;-một thiên thể phát tia vô tuyến hẹp Giống tia sáng đèn hải đăng mà quan sát thấy đèn hải đăng nhấp nháy, tia vô tuyến đến Trái Đất với khoảng nhau, quan sát thành chuỗi xung Thuyết tương đối tổng quát tiên đoán lệch xác định từ xung vô tuyến Ví dụ, thời điểm sóng vô tuyến vượt qua gần neutron hệ, chúng bị lệch trường hấp dẫn neutron Những phần xung bị lệch quan sát khớp cách ấn tượng với tiên đoán thuyết tương đối tổng quátMột tập hợp quan sát có liên hệ với ứng dụng thực tế tuyệt vời, gọi hệ thống vệ tinh định vị hệ định vị toàn cầu mà sử dụng cho xác định vị trí thời gian xác mặt đất Những hệ nhờ vào hai hệ đồng hồ nguyên tử: đồng hồ đặt vệ tinh quay xung quanh Trái Đất, đồng hồ tham chiếu đặt bề mặt Trái Đất Thuyết tương đối tổng quát tiên đoán hai hệ đồng hồ chạy với tốc độ khác nhau, chuyển động khác chúng (một hiệu ứng tiên đoán thuyết tương đối đặc biệt) vị trí chúng khác trường hấp dẫn Trái Đất Để đảm bảo cho hệ thống hoạt động cách xác, đồng hồ vệ tinh phải làm chậm nhân tử tương đối tính, nhân tử phần thuật toán khai triển Nói cách khác, kiểm tra độ xác hệ thống (đặc biệt thông qua phép đo phần định nghĩa Giờ phối hợp quốc tế) mang lại chứng phù hợp với tiên đoán thuyết tương đối rộng Một số thí nghiệm khác khám phá đắn nhiều phiên khác nguyên lý tương đương; nói cách hạn chế, tất phép đo giãn thời gian hấp dẫn kiểm nghiệm liên quan đến phiên yếu nguyên lý này, liên quan đến thuyết tương đối rộng Xa nữa, thuyết tương đối tổng quát vượt qua toàn quan sát kiểm nghiệm Các hiệu ứng thủy triều Hai vật rơi hướng tâm Trái Đất, tăng tốc hướng chúng rơi Sự tương đương hiệu ứng quán tính hấp dẫn không thiết lập hoàn thiện lý thuyết hấp dẫn Có điều bật không trả lời câu hỏi đơn giản sau: giữ người phía bên Trái Đất không bị rơi? Khi nói đến giải thích lực hấp dẫn gần vị trí bề mặt Trái Đất, ý hệ quy chiếu trạng thái rơi tự do, lực quán tính (lực giả) mong đợi để cung cấp lời giải thích phù hợp Nhưng hệ quy chiếu rơi tự phía Trái Đất giải thích người đứng phía bên Trái Đất lại cảm thấy lực hấp dẫn kéo họ theo hướng ngược lại Một biểu thị hiệu ứng hai vật rơi cạnh phía Trái Đất Trong hệ quy chiếu rơi tự với vật này, hai vật lên chúng không trọng lượng; điều không hoàn toàn xác Hai vật không rơi cách xác theo hướng, mà chúng rơi hướng điểm không gian: gọi khối tâm Trái Đất Do có thành phần vector chuyển động vật hướng phía (xem hình) Trong môi trường nhỏ thang máy rơi tự do, gia tốc tương đối nhỏ, người nhảy dù cạnh đối diện Trái Đất, hiệu ứng lại lớn Những thay đổi cho tượng thủy triều đại dương Trái Đất, thuật ngữ "hiệu ứng thủy triều" sử dụng cho tượng Sự tương đương quán tính hấp dẫn giải thích hiệu ứng thủy triều; - giải thích biến đổi trường hấp dẫn.[11] Do đó, lý thuyết cần thiết để miêu tả cách vật chất (như vật thể khối lượng lớn Trái Đất) ảnh hưởng đến môi trường quán tính xung quanh