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相對(duì)論根據(jù)是否涉及引力分為狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論,前者不涉及引力,后者是引力理論。事實(shí)上,在愛因斯坦的同一個(gè)時(shí)代,當(dāng)時(shí)已有許多物理學(xué)家已經(jīng)接近了狹義相對(duì)論。愛因斯坦在創(chuàng)立相對(duì)論后曾說過這么一句話:“如果我沒有提出狹義相對(duì),五年之內(nèi)就會(huì)有人提出。而如果我沒有提出廣義相對(duì)論,五十年之內(nèi)也不會(huì)有人提出。”這可不是愛因斯坦的自吹自擂,因?yàn)閺奈从腥四芟氲竭@樣石破天驚的理論。 狹義相對(duì)論的誕生是有著歷史背景的。早前的人們認(rèn)為宇宙中充滿著一種名為“以太”的物質(zhì),它們相對(duì)于絕對(duì)空間靜止,光的傳播依賴于這種東西。由于以太是靜止的,當(dāng)?shù)厍蛟谝蕴写┬袝r(shí),將會(huì)產(chǎn)生以太風(fēng),這就像風(fēng)迎面吹向開動(dòng)的汽車一樣。對(duì)此,物理學(xué)家想要測(cè)量出地球相對(duì)于以太的速度。按照以太理論,沿著地球公轉(zhuǎn)方向運(yùn)動(dòng)的光,其速度應(yīng)該要快于與之垂直的光。然而,著名的邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)表明,光在兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)速度是一樣的,這就證明了以太和絕對(duì)空間都是不存在的。 不過,有些物理學(xué)家還是不愿放棄以太的概念。為此,著名物理學(xué)家洛倫茲提出了長(zhǎng)度收縮效應(yīng)來試圖解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,這正是洛倫茲變換的由來。但愛因斯坦另辟蹊徑,他認(rèn)為以太是不存在的,時(shí)間和空間都不是絕對(duì)的,而只有光速才是絕對(duì)不變的。于是,基于此,愛因斯坦先人一步創(chuàng)立了狹義相對(duì)論。 在創(chuàng)立狹義相對(duì)論后,愛因斯坦發(fā)現(xiàn),作為自然基本作用力的引力與狹義相對(duì)論不相容。于是,愛因斯坦再次另辟蹊徑,他認(rèn)為牛頓對(duì)于引力的描述是不準(zhǔn)確的。愛因斯坦認(rèn)為引力不是一種力,而是由物體彎曲空間所產(chǎn)生的幾何效應(yīng)。這絕對(duì)是思想上的一次巨大飛躍。后來的諸多實(shí)驗(yàn)——星光偏轉(zhuǎn)、水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)以及引力時(shí)間膨脹效應(yīng)等等,都能證明廣義相對(duì)論的正確性。愛因斯坦對(duì)于廣義相對(duì)論非常自信,他曾說過,如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與廣義相對(duì)論存在矛盾,他將為上帝感到遺憾。可以說,沒有愛因斯坦,廣義相對(duì)論可能要晚幾十年才能出現(xiàn),或者甚至根本就不會(huì)出現(xiàn)。 |
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