有多少个诺贝尔奖成就是因为证明爱因斯坦的理论而获得的？

说实话，要明确说有多少个诺贝尔奖“直接”是因为证明了爱因斯坦的理论而获得的，这本身就有点棘手。诺贝尔奖的评选非常严谨，往往是针对某个具体的科学发现或发明，而不是对一个庞大理论的“证明”。而且，科学的进步是一个螺旋上升的过程，一个理论的被接受，往往是无数实验和观察累积的结果。

但是，如果我们要寻找那些因为验证、证实了爱因斯坦理论中的某个核心预测而获得诺贝尔奖的成就，那还是能找到一些非常关键的例子。这些奖项的颁发，无疑是对爱因斯坦思想的强大背书。

我们可以从几个重要的方面来看：

1. 光电效应与量子革命的开端 (1921年 物理学奖 授予阿尔伯特·爱因斯坦本人)

我知道你问的是“证明爱因斯坦的理论”，但我们必须从源头说起。爱因斯坦在1905年提出的光电效应解释，虽然他本人因此获得了诺贝尔奖，但它实际上是对当时一些实验现象的一个全新解释，并预言了光的量子性质。可以说，这是爱因斯坦最重要的实际“预测”之一，因为它彻底颠覆了我们对光的认识，也为量子力学奠定了基础。

他提出的“光量子假说”（也就是后来的光子），认为光不仅仅是波，更是一份一份能量的粒子。这个理论成功解释了光电效应，即光照射在某些物质上时会激发出电子。这个解释后来被大量实验所验证，并且直接推动了量子力学的发展。所以，虽然他本人获奖是因为“发现了光电定律”，但这个定律的解释和背后的理论，正是他自己对光的粒子性的划时代贡献。

2. 检验引力红移和光线在引力场中的弯曲 (1972年 物理学奖 授予尤金·帕克和汉斯·阿尔芬，但其原因并非直接证明爱因斯坦)

这里需要澄清一下，1972年的诺贝尔物理学奖是授予了尤金·帕克和汉斯·阿尔芬，他们的工作分别是在太阳物理学和磁流体力学领域。他们二人并没有直接因为证明爱因斯坦的广义相对论而获奖。

然而，广义相对论确实做出了非常重要的预言，其中就包括光线在引力场中的弯曲。这个预言在1919年由亚瑟·爱丁顿爵士领导的观测团队在日全食期间通过观测星光经过太阳时发生的偏折得到了首次证实。虽然这次观测的准确性后来有所争议，但它极大地提升了爱因斯坦理论的声望。

更精确的、后来被广泛认可的验证广义相对论预言（包括光线弯曲）的工作，通常被认为是后续的，并且这些工作与获得诺贝尔奖的具体事件，有时候并不是直接挂钩的。 很多时候，诺贝尔奖会颁发给那些“一劳永逸”解决某个难题，或者开辟了全新研究方向的人。

3. 引力波的直接探测 (2017年 物理学奖 授予莱纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·索恩)

这绝对是最直接、最重磅的例子之一。爱因斯坦的广义相对论早在100多年前就预言了引力波的存在——时空本身的涟漪，由大质量天体的剧烈运动产生。然而，如此微弱的信号，它的探测难度之大，简直是不可想象。

LIGO（激光干涉引力波天文台）和Virgo等探测器经过几十年的不懈努力，终于在2015年9月14日探测到了来自双黑洞合并的引力波信号（GW150914）。这一发现，直接证明了爱因斯坦在广义相对论中关于引力波的预言是正确的，并且开启了引力波天文学这个全新的研究领域。

这三人获奖，正是因为他们在引力波探测的核心贡献。莱纳·韦斯是LIGO探测器设计的主要构思者之一，对干涉仪的设计和信号处理做出了关键贡献。巴里·巴里什是LIGO项目的负责人，他将这个分散的研究团队凝聚起来，并最终成功实现了探测。基普·索恩是理论物理学家，他预言了双黑洞合并会产生可探测的引力波，并对引力波信号的形成和探测进行了深入研究。

所以，2017年的诺贝尔物理学奖，可以说是最直接、最明确地因为“证明了爱因斯坦的理论”而颁发的。

4. 探测到“宇宙加速膨胀”和“暗能量” (2011年 物理学奖 授予索尔·珀尔马特、布莱恩·施密特和亚当·里斯)

虽然这个奖项的颁发理由是“发现宇宙的加速膨胀”，但它的背后，与爱因斯坦的广义相对论以及后来对宇宙学常数（Λ）的讨论密切相关。

爱因斯坦最初在他的广义相对论方程中引入了宇宙学常数，主要是为了维持一个静态的宇宙模型，因为当时大家普遍认为宇宙是静态的。但后来他自己又称这是他“一生最大的错误”。然而，当科学家们在20世纪末观测遥远的超新星时，发现了一个惊人的事实：宇宙不仅在膨胀，而且在加速膨胀。

这种加速膨胀，用我们已知的物质和能量来解释是困难的。一种流行的解释是引入了“暗能量”，它是一种具有负压强的能量形式，能够推动宇宙加速膨胀。而“暗能量”的概念，以及它在宇宙学模型中的作用，与爱因斯坦引入的宇宙学常数有着非常深刻的联系（尽管最初的动机和后来的解释不完全一致）。

这三位科学家通过观测Ia型超新星，发现了宇宙正在加速膨胀，这一重大发现改变了我们对宇宙的理解，并间接或说是从新的角度证实了爱因斯坦理论框架下某些可能性的存在（例如，允许非零宇宙学常数，或者引入新的能量形式）。可以说，他们的工作是爱因斯坦宏大宇宙观在新时代下的一个重要注脚。

总结一下：

直接证明了爱因斯坦预言的：2017年诺贝尔物理学奖（引力波探测） 是最清晰的例子。
为爱因斯坦理论奠定基础并被大量验证的：1921年诺贝尔物理学奖（光电效应），虽然是爱因斯坦自己获得的，但它验证了他对光量子性质的预测。
在爱因斯坦理论框架下发现新现象的：2011年诺贝尔物理学奖（宇宙加速膨胀），间接或从新角度验证了广义相对论的某种可能性。

所以，很难给出一个“具体数字”来回答“有多少个”，因为科学的奖项颁发机制和理论验证的路径是多样的。但我们可以肯定地说，有至少一个（2017年引力波）诺贝尔奖是直接且清晰地为了证明爱因斯坦的理论预言而颁发的。 同时，许多其他奖项的颁发，虽然不是直接“证明”，但它们的研究成果与爱因斯坦的理论紧密相连，并且是对其思想的进一步丰富和发展。

网友意见

有 @Phosphates 的珠玉在前，我也附骥补充两个。这两个也是因为验证爱因斯坦的理论（分别是布朗运动理论和引力波理论）获得了诺贝尔奖，但是 @Phosphates 的回答有多少个诺贝尔奖成就是因为证明爱因斯坦的理论而获得的？却没有将它们明确指出来。

1926年诺贝尔物理学奖

1926年诺贝尔奖委员会将物理学奖授予Jean Baptiste Perrin，授奖原因为"for his work on the discontinuous structure of matter, and especially for his discovery of sedimentation equilibrium."^[1] Perrin因为发现物质的不连续性而被授予诺贝尔物理学奖。颁奖词则说的更加明白，就是“The object of the researches of Professor Jean Perrin which have gained for him the Nobel Prize in Physics for 1926 was to put a definite end to the long struggle regarding the real existence of molecules.” 说白了，就是因为Perrin通过实验证实了分子的存在性 。现在我们都把分子的存在当做理所当然的，特别是随着电子显微镜的发明，科学家们可以直接看到分子，甚至可以直接操纵分子。这里所说的分子是广义的分子，包括原子、分子等微观粒子。但是直到二十世纪初，科学界对于分子的真实性是有着很多质疑的，其中最著名的质疑者当属马赫。尽管麦克斯韦，玻尔兹曼和吉布斯已经在分子存在的假设下建立起了经典统计力学，而且取得了不菲的成就，但是如果没法证实分子的存在性，那么他们的工作都成了空中楼阁。玻尔兹曼就是因为不堪忍受别人对他工作的质疑最后于1906年自杀身亡。而Perrin则通过一系列的实验，最终给出了分子存在的确凿证据，由此获得了诺贝尔物理学奖。那么这个跟爱因斯坦有什么关系呢？

在玻尔兹曼自杀的前一年，也就是1905年，爱因斯坦发表了五篇划时代的论文。1905年是爱因斯坦的奇迹年，这一年他提出了狭义相对论并由此给电动力学奠定了一个坚实的理论基础，提出了光量子假说并由此解释了光电效应，写出了世界上最著名的方程（很多人误以为这就是相对论的全部内容），估计了阿伏伽德罗常数和分子半径，但是这里面我最喜欢的，恐怕也是最为人忽视的，就是他关于布朗运动的工作^[2]。该理论将悬浮在水中的花粉颗粒的无规则随机游走解释为花粉颗粒受到水分子的随机撞击，并且给出花粉颗粒分布函数应该满足的方程为

爱因斯坦还根据流体力学的定律确定了扩散系数 与系统的可观测量例如花粉颗粒半径，流体黏性系数，温度和阿伏伽德罗常数 之间的关系。这个方程显然是早就被傅里叶透彻研究过的扩散方程，通过求解这个方程，爱因斯坦给出了花粉颗粒随机游走的定量的结果，例如花粉颗粒在 时刻偏移初始点的平均距离为

这个量正比于 ，说明时间越久，粒子偏移原始位置的距离越远；正比于 ，说明温度越高，粒子扩散越快；反比于 ，说明单位量水里面水分子数越小（对应了单个水分子质量越大），花粉颗粒扩散越剧烈。这些结果都定量而且直观。爱因斯坦在论文中建议可以通过实验来检验这些结果是否符合他的预测。如果实验结果跟理论计算的结果一致，那么我们就可以在没有办法直接观测到分子的前提下，给出分子存在的一个直接证据。Perrin做了相关的实验，并且确认了爱因斯坦结果的正确性。关于这项工作，诺贝尔奖的颁奖词是这样写的^[3]：

Microscopic particles in a liquid are never at rest. They are in perpetual movement, even under conditions of perfect external equilibrium, constant temperature, etc. The only irrefutable explanation for this phenomenon ascribes the movements of the particles to shocks produced on them by the molecules of the liquid themselves. A mathematical theory of this phenomenon has been given by Einstein. The first experimental proof of this theory was given by a German physicist, Seddig. After him, the problem was taken up by two scientists simultaneously. One of them was Perrin; the other Svedberg. I have to speak of Perrin only. His measurements on the Brownian movement showed that Einstein’s theory was in perfect agreement with reality. Through these measurements a new determination of Avogadro’s number was obtained.

由于Perrin的这个工作，再结合他其他的工作，1926年，Perrin被单独授予诺贝尔物理学奖。但是爱因斯坦没有因此再被授予一次诺贝尔奖。其实我觉得爱因斯坦可以和Perrin分享这一年的诺贝尔物理学奖。

1993年诺贝尔物理学奖

根据诺贝尔奖的官方网站^[4]，The Nobel Prize in Physics 1993 was awarded jointly to Russell A. Hulse and Joseph H. Taylor Jr. "for the discovery of a new type of pulsar, a discovery that has opened up new possibilities for the study of gravitation."

这一年Hulse和Taylor因为发现了新型脉冲星而获奖。颁奖词则将他们的成果做了详细的描述。部分颁奖词如下^[5]：

…
According to Albert Einstein’s general theory of relativity, gravity is caused by changes in the geometry of space and time: space-time curves near masses. Einstein presented his theory in 1915 and became a world celebrity when in 1919 the English astrophysicist Arthur Eddington announced that one of the predictions of the theory, the deflection of starlight passing near the surface of the sun – “the light is drawn towards the sun” – had been verified during solar eclipse expeditions. This deflection of light. together with a small general-relativity contribution to the perihelion motion of ercury (a slow rotation of Mercury’s elliptical orbit round the sun), was for several decades the only, partly rather uncertain, support for Einstein’s theory.
For a long time the theory of relativity was considered aesthetically very beautiful and satisfying, probably correct, but of little practical significance to physics except in applications in cosmology, the study of the origin, development and structure of the universe.
...
Hulse’s and Taylor’s discovery in 1974 of the first binary pulsar, called PSR 1913 + 16 (PSR stands for pulsar, and 1913 + 16 specifies the pulsar’s position in the sky) thus brought about a revolution in the field.
...
A very important observation was made when the system had been followed for some years. This followed theoretical predictions made shortly after the original discovery of the pulsar. It was found that the orbit period is declining: the two astronomical bodies are rotating faster and faster about each other in an increasingly tight orbit. The change is very small. It corresponds to a reduction of the orbit period by about 75 millionths of a second per year, but, through observation over sufficient time, it is nevertheless fully measurable. This change was presumed to occur because the system is emitting energy in the form of gravitational waves in accordance with what Einstein in 1916 predicted should happen to masses moving relatively to each other. According to the latest data, the theoretically calculated value from the relativity theory agrees to within about one half of a percent with the observed value. The first report of this effect was made by Taylor and co-workers at the end of 1978, four years after the discovery of the binary pulsar was reported.

我大致翻译一下，颁奖词说Hulse和Taylor他们发现了一个双脉冲星系统，该系统有两个中子星绕着对方运动。通过长期观察，他们发现这个双星系统的环绕周期越来越短，大约是每年变短了百万分之七十五秒。尽管这个效应很微弱，但是经过长期观察，他们确实证实了这个效应。爱因斯坦在1916年预测过，如果两个星体环绕着对方运动，那么它们应该会辐射出引力波，而引力波会将系统的能量带走。因此，随着时间的推移，双星系统的总能量越来越小，因此它们之间的距离越来越短，相应的，它们的环绕周期也会越来越短。实验观测和理论计算的结果在一定误差范围内一致，因此这就成为引力波存在的一个间接证据。由此，他们获得了诺贝尔物理学奖。

引力波存在的直接证据2015年十月份已经得到，并于2017年获得了诺贝尔物理学奖^[6]。当时发现引力波所用的设备LIGO就在我当时读博士所在学校附近，而且是我们物理系负责维护的^[7][8]。尽管这个跟我也没啥关系，但是还是忍不住自豪一下。

参考

1. ^1926年诺贝尔物理学奖 https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1926/summary/
2. ^爱因斯坦关于布朗运动的论文 https://www.maths.usyd.edu.au/u/UG/SM/MATH3075/r/Einstein_1905.pdf
3. ^1926年诺贝尔物理学奖的颁奖词 https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1926/ceremony-speech/
4. ^1993年诺贝尔物理学奖 https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1993/summary/
5. ^1993年诺贝尔物理学奖颁奖词 https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1993/press-release/
6. ^2017年诺贝尔物理学奖官方新闻 https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2017/press-release/
7. ^LSU物理系 https://www.lsu.edu/science/research/LIGOTalkLSU.php
8. ^LSU关于2017年诺贝尔物理学奖的新闻 https://www.lsu.edu/mediacenter/news/2017/10/3physastro_ligo_nobel.php

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