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普通人都能看懂的相對論極簡史

19世紀最偉大的人物是誰?

答:愛因斯坦

19世紀后期,大部分人都相信,物理學的大廈已經建立起來,剩下的只是對現有理論的修修剪剪。在這座大廈中有一個叫做“以太”的東西,它看不見摸不著,像幽靈一樣存在于人們的想象中,但是人們仍然堅信“以太”是存在的。而光、聲音等都在以太中傳播。

人們普遍認為,“以太”是普遍存在于我們周圍的空間當中的,根據理論,光相對于以太的速度是不變的,因此當你順著光行走時,測得的光速是要比靜止時測得的光速要慢,當然更比你逆著光行走時測得光速要慢。

然而,卻沒有實驗可以證明這一切。

1887年,阿爾伯特.邁克爾遜和埃迪沃德.莫里做了一個著名的實驗,它們將兩束光垂直,這樣地球在以太中穿行,這兩束光會因地球的運動而測得不同的光速,然而實驗的結果很打臉,無論怎樣測,光速就是不變。

這令科學家們非常惱火,但是他們仍然堅持“以太”是存在的,這時就職于瑞士專利局的愛因斯坦卻告訴大家:“以太”這個東西,可以拋棄了。“以太”就是一個多余的概念。

不僅如此,愛因斯坦還說時間不是一個普世的概念,每個人都有自己的時間,你們倆相對靜止,時間就一樣,你們倆有相對運動,時間就不一樣。

愛因斯坦大概是想告訴大家:我就是我,是不一樣的煙火。

然而實驗告訴我們,事實確實如此。因此,你要想活的久一點,可以坐飛機向東飛去,再加上地球的自轉速度,你就可以活的久一點,當然,也就多活零點幾秒而已。

愛因斯坦還告訴我們,運動不是絕對的,而是相對的,準確的說,萬事萬物都是相對的,而且對所有的觀察者來說,自然定律是一樣的。

當然,這些概念現代人都已經接受了。

在相對論當中,最最普遍知道的一個方程就是質能方程:E=MC2,這個公式之所以特別出名,一是因為形式特別簡單,一眼就能看懂,二是它是核武器的理論基礎。根據這個方程,可以得出鈾核裂和氫核聚變都會因為質量虧損而釋放出巨大的能量。

因此,很多人因為原子彈而責備愛因斯坦發現質能方程,但是造原子彈并不是愛因斯坦的初衷,而且愛因斯坦一直反對造原子彈,并且拒絕參加“曼哈頓工程”。

那些因原子彈而責備愛因斯坦的人就和拉不出屎怪地球沒引力差不多吧。

1905年,愛因斯坦發表《論動體的電動力學》,這標志著狹義相對論的創立,這是一套關于時間、空間與運動的理論,而到了1915年,愛因斯坦又完成了對于廣義相對論的創建工作。

廣義相對論是一套關于引力的理論,愛因斯坦認為物體是趨向于直線運動的,但是重力場彎曲了時空。1913年,愛因斯坦和格羅斯曼發表文章:我們所認識的重力,不過是時空彎曲的一個事實。

不過,當時并沒有得出關于質量能量的關系,直到1915年,質能方程才正式提出。

狹義相對論和廣義相對論的提出是革命性的,這套理論徹底革新了人們對宇宙的認識。

不過,愛因斯坦仍然認為我們的宇宙是靜態宇宙,因此在他的方程中加入了“宇宙常數”而使宇宙處于長久的平衡狀態之中,但是,今天的我們知道我們的宇宙不是靜態的,而是處于膨脹過程中。

愛因斯坦后來才認識到加入宇宙常數是一個極大的錯誤,不過,這都不能掩蓋愛因斯坦對于科學做出的巨大貢獻。

二戰之后,愛因斯坦被授予以色列總統職務,但是被愛因斯坦拒絕了。他說:政治是暫時的,而方程是永恒的。

是的,也許在幾百年甚至幾千年之后,人類找到了更加合理的理論來描述我們生活的這個宇宙,但是愛因斯坦的相對論是一件劃時代的理論,一定會在科學發展史中留下濃重的一筆。

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