附錄 三、 廣義相對論的實驗證實
關燈
小
中
大
從系統的理論觀點來看，我們可以設想經驗科學的進化過程是一個連續的歸納過程，理論發展起來并以經驗定律的形式簡潔地綜合概括了大量的個别觀察的結果，再從這些經驗定律，通過比較推敲，确定普遍定律。
根據這種看法，科學的發展有些象編纂分類目錄。
這好象是一種純粹經驗性的工作。
但是這種觀點絕不能概括整個實際過程；因為這種觀點忽視了在嚴正科學（嚴格正确的科學，特别指數學一類的科學，&mdash&mdash譯者注）的發展過程中直觀和演繹思考所起的重要作用。
一門科學一經走出它的初始階段，理論的發展就不再僅僅依靠一個排列的過程來實現而是研究人員受到經驗數據的啟發而建立起一個思想體系；一般來說，這個思想體系在邏輯上是用少數的基本假定，即所謂公理，建立起來的。
我們将這樣的思想體系稱力理論。
理論有存在的必要的理由乃在于它能把大量的個别觀察聯系起來，而理論的&ldquo真實性&rdquo也正在于此。
與同一個經驗數據的複合相對應的可能會有好幾個彼此頗不相同的理論。
但就從這些理論得出的、能夠加以檢驗的推論而言，這幾種理淪可能是十分一緻的，以緻難以發現兩種理論有任何不一緻的推論。
例如，在生物學領域中有一個普遍感到興趣的例子，即一方面有達爾文關于構種通過生存競争的選擇而發展的理論，另一方面有以後天取得的特性可以遺傳的假設為基礎的物種發展理論。
我們還有另一個例子說明兩種理論的推論是頗為一緻的，這兩種理論就是牛頓力學和廣義相對論。
這兩種理論是這樣的一緻，以緻從廣義相對十導出的能夠加以檢驗的推論而力相對論創立前的物理學所未能導出的，到目前為止我們隻能找到少數幾個，盡管這兩種理論的基本假定有着深刻的差别。
下面我們将再一次讨論這幾個重要的推淪。
還要讨論迄今已經得到的關于這些推論的經驗證據。
（１）水星近日點的運動。
按照牛頓力學和牛頓的引力定律，繞太陽運行的行星圍繞大陽（或者說得更正确些，圍繞太陽和這個行星的共同重心）描畫一個橢圓。
在這樣的體系中，太陽或者共同重心位于軌道橢圓的一個焦點上，因而在二個行星年的過程中，太陽和行星之間的距離由極小增為極大；随後，減至極小。
如果我們在計算中不應用牛頓定律，而引進二個稍有不同的引力定律，我們就會發現，按照這個新的定律，在行星運動的過程中。
太陽和行星之間的距離仍表現出周期性的變化；但在這個情況下，太陽和行星的連線（向徑）在這樣的一個周期中（從近日點一離太陽最近的點一到近日點）所掃過的角将不是３６０度&rdquo。
因而軌道曲線将不是一個閉合曲線，随着時間的推移軌道曲線将充滿軌道平面的一個環形部分，亦即分别以太陽和行星之間的最大距離和最小距離為半徑的兩個圓之間的環形部分。
按照廣義相對論（廣義相對論當然與牛頓的理論不同），行星在其軌道上的運動應與牛頓一開普勒定律有微小的出入，即從一個近日點走到下一個近日點期間，太陽一行星向徑所掃過的角度比對應于公轉整一周的角度要大，這個差的值由： 決定。
（注意：公轉整一周對應子物理學中慣用的角的絕對量度中的２&pi角；從一個近日點到下一個近日點期間，太陽一行星向徑所掃過的角大于２&pi角，上式表出的量值就是這個差。
）在此式中，ａ表示橢圓的半長軸，ｅ是橢圓的偏心率，ｃ是光速，是行星公轉周期。
我們的結果也可以表達如下：按照廣義相對論，橢圓的長軸繞太陽旋轉，旋轉的方向與行星的軌直運動方向相同。
按照理論的要求，這個轉動對于水星而言應達到每世紀４３&rdquo（角度
根據這種看法，科學的發展有些象編纂分類目錄。
這好象是一種純粹經驗性的工作。
但是這種觀點絕不能概括整個實際過程；因為這種觀點忽視了在嚴正科學（嚴格正确的科學，特别指數學一類的科學，&mdash&mdash譯者注）的發展過程中直觀和演繹思考所起的重要作用。
一門科學一經走出它的初始階段，理論的發展就不再僅僅依靠一個排列的過程來實現而是研究人員受到經驗數據的啟發而建立起一個思想體系；一般來說，這個思想體系在邏輯上是用少數的基本假定，即所謂公理，建立起來的。
我們将這樣的思想體系稱力理論。
理論有存在的必要的理由乃在于它能把大量的個别觀察聯系起來，而理論的&ldquo真實性&rdquo也正在于此。
與同一個經驗數據的複合相對應的可能會有好幾個彼此頗不相同的理論。
但就從這些理論得出的、能夠加以檢驗的推論而言，這幾種理淪可能是十分一緻的，以緻難以發現兩種理論有任何不一緻的推論。
例如，在生物學領域中有一個普遍感到興趣的例子，即一方面有達爾文關于構種通過生存競争的選擇而發展的理論，另一方面有以後天取得的特性可以遺傳的假設為基礎的物種發展理論。
我們還有另一個例子說明兩種理論的推論是頗為一緻的，這兩種理論就是牛頓力學和廣義相對論。
這兩種理論是這樣的一緻，以緻從廣義相對十導出的能夠加以檢驗的推論而力相對論創立前的物理學所未能導出的，到目前為止我們隻能找到少數幾個，盡管這兩種理論的基本假定有着深刻的差别。
下面我們将再一次讨論這幾個重要的推淪。
還要讨論迄今已經得到的關于這些推論的經驗證據。
（１）水星近日點的運動。
按照牛頓力學和牛頓的引力定律，繞太陽運行的行星圍繞大陽（或者說得更正确些，圍繞太陽和這個行星的共同重心）描畫一個橢圓。
在這樣的體系中，太陽或者共同重心位于軌道橢圓的一個焦點上，因而在二個行星年的過程中，太陽和行星之間的距離由極小增為極大；随後，減至極小。
如果我們在計算中不應用牛頓定律，而引進二個稍有不同的引力定律，我們就會發現，按照這個新的定律，在行星運動的過程中。
太陽和行星之間的距離仍表現出周期性的變化；但在這個情況下，太陽和行星的連線（向徑）在這樣的一個周期中（從近日點一離太陽最近的點一到近日點）所掃過的角将不是３６０度&rdquo。
因而軌道曲線将不是一個閉合曲線，随着時間的推移軌道曲線将充滿軌道平面的一個環形部分，亦即分别以太陽和行星之間的最大距離和最小距離為半徑的兩個圓之間的環形部分。
按照廣義相對論（廣義相對論當然與牛頓的理論不同），行星在其軌道上的運動應與牛頓一開普勒定律有微小的出入，即從一個近日點走到下一個近日點期間，太陽一行星向徑所掃過的角度比對應于公轉整一周的角度要大，這個差的值由： 決定。
（注意：公轉整一周對應子物理學中慣用的角的絕對量度中的２&pi角；從一個近日點到下一個近日點期間，太陽一行星向徑所掃過的角大于２&pi角，上式表出的量值就是這個差。
）在此式中，ａ表示橢圓的半長軸，ｅ是橢圓的偏心率，ｃ是光速，是行星公轉周期。
我們的結果也可以表達如下：按照廣義相對論，橢圓的長軸繞太陽旋轉，旋轉的方向與行星的軌直運動方向相同。
按照理論的要求，這個轉動對于水星而言應達到每世紀４３&rdquo（角度