光线能弯曲吗

光线在通过强引力场附近时会发生弯曲，这是爱因斯坦广义相对论的重要预言之一。

光在同种均匀介质中是沿直线传播的，如手电筒的光柱沿直线投到远处，激光器的激光束是一条直线等。这些光线之所以沿直线传播，主要是因为地球的引力对它们几乎没有任何影响，不像水平运动的子弹要向地面倾斜，光线的传播在同种均匀介质中不会发生倾斜，这在经典力学领域是不变的事实。可是，物理学家爱因斯坦却认为光线在经过太阳或大质量天体附近时会发生弯曲，这又如何解释呢?原来，爱因斯坦自1907年开始着手广义相对论的研究及重力场理论的研究，根据他所导出的广义相对论公式，爱因斯坦预言，光线在地球或太阳引力的作用下会发生弯曲。根据爱因斯坦的观点，光也具有粒子性，它具有的动量为p=h/λ，h是普朗克常数，λ是波长，所以它在太阳或地球的引力作用下运动方向就会发生变化，即弯曲，正像我们在地球上抛出一块石头会弯向地面一样。爱因斯坦根据广义相对论公式推出，光在引力作用下每运行1厘米产生的弯曲为:

x=γsinθ/c2

式中γ是太阳或地球表面重力加速度，c为光在真空中的传播速度，θ是光线传播方向与重力加速度方向之间的夹角。经过计算后，爱因斯坦得到光在经过太阳附近时要偏离原方向1.75秒(1度=60分，1分=60秒)。究竟爱因斯坦的理论是否正确呢?

光线弯曲的效应不可能用眼睛直观地在望远镜内或照相底片上看到，光线偏折的量需要经过一系列的观测、测量、归算后得出。要检验光线通过大质量物体附近发生弯曲的程度，最好的机会莫过于在发生日全食时对太阳所在的附近天区进行照相观测。在日全食时拍摄若干照相底片，然后等若干时间(最好半年)之后，太阳远离了发生日食的天区，再对该天区拍摄若干底片。通过对前后两组底片进行测算，才能确定星光被偏折的程度。

许多科学家，尤其是天文学家都想借助于天文观测来验证爱因斯坦所预言的光线弯曲。英国的爱丁顿在得知爱因斯坦的计算结果后，于1919年派出两个观测小组分别前往巴西索勃拉市和葡萄牙在非洲的领地普林西比岛，同时在这两个地方拍摄这年5月29日日全食期间太阳周围恒星的照片。他把这些照片与半年后的夜里在同一天空部分所拍摄的照片进行了仔细比较，结果发现确实观测到光线的弯曲，弯曲大小与爱因斯坦的结果基本吻合。他把这个观测结果发表在1919年11月6日的英国皇家学会上。这个观测结果证明了爱因斯坦所创立的广义相对论是正确的，为此新闻界作了题为“科学革命，牛顿思想被推翻”的报道，从此相对论理论传遍全世界。1919年—1973年，进行了12次光学观测检验;1970年—1991年又进行了12次射电观测检验。随着检测技术的提高，光线弯曲的精确度越来越高，使得爱因斯坦广义相对论公式导出的结果出现较大偏差，但这些科学事实还是说明了光线是能弯曲的。