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普通人都能看懂的相對論極簡史

 快樂老年435 2018-10-06

19世紀(jì)最偉大的人物是誰?

答:愛因斯坦

普通人都能看懂的相對論極簡史

19世紀(jì)后期,大部分人都相信,物理學(xué)的大廈已經(jīng)建立起來,剩下的只是對現(xiàn)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?nèi)匀粓孕拧耙蕴笔谴嬖诘摹6?、聲音等都在以太中傳播?/p>

人們普遍認為,“以太”是普遍存在于我們周圍的空間當(dāng)中的,根據(jù)理論,光相對于以太的速度是不變的,因此當(dāng)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(dāng)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。

普通人都能看懂的相對論極簡史

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(jié)果很打臉,無論怎樣測,光速就是不變。

這令科學(xué)家們非常惱火,但是他們?nèi)匀粓猿帧耙蕴笔谴嬖诘?,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(zhuǎn)速度,你就可以活的久一點,當(dāng)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(zhǔn)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(dāng)然,這些概念現(xiàn)代人都已經(jīng)接受了。

在相對論當(dāng)中,最最普遍知道的一個方程就是質(zhì)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(chǔ)。根據(jù)這個方程,可以得出鈾核裂和氫核聚變都會因為質(zhì)量虧損而釋放出巨大的能量。

因此,很多人因為原子彈而責(zé)備愛因斯坦發(fā)現(xiàn)質(zhì)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(zé)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(fā)表《論動體的電動力學(xué)》,這標(biāo)志著狹義相對論的創(chuàng)立,這是一套關(guān)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(chuàng)建工作。

廣義相對論是一套關(guān)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(fā)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(dāng)時并沒有得出關(guān)于質(zhì)量能量的關(guān)系,直到1915年,質(zhì)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(tài)宇宙,因此在他的方程中加入了“宇宙常數(shù)”而使宇宙處于長久的平衡狀態(tài)之中,但是,今天的我們知道我們的宇宙不是靜態(tài)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(shù)是一個極大的錯誤,不過,這都不能掩蓋愛因斯坦對于科學(xué)做出的巨大貢獻。

普通人都能看懂的相對論極簡史

二戰(zhàn)之后,愛因斯坦被授予以色列總統(tǒng)職務(wù),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(xué)發(fā)展史中留下濃重的一筆。

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