物理學往事 愛因斯坦用廣義相對論強行洗劫牛頓的萬有引力,並重新定義了世界!

地底人
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早在1905年
愛因斯坦因狹義相對論的橫空出世而一戰封神
當真是野心勃勃的他
甚至還想將牛頓的萬有引力
也納入他的相對論框架之中
但可惜的是
狹義相對論根本無法容納萬有引力
因為它只限於描述物體的勻速運動
卻不適合於加速運動
這使得愛因斯坦陷入了困惑之中
直到有一天
當他乘坐電梯時發現
在電梯處於下降狀態
感覺到自己似乎漂浮了起來
彷彿沒有了體重
而當電梯處於上升狀態時
又感覺自己的腳像是沾在地板上一樣
此時愛因斯坦意識到
假如所有物體在重力中的加速度都是一樣的
那麼引力質量就要完全等於慣性質量
這讓他找到了完成狂義相對論的突破口
並由此得出了一個重要的原理
即加速運動與引力場在物理現象上彼此等效
這便是著名的廣義等效性原理
與此同時
居里夫人提醒年輕的愛因斯坦
他這是在挑戰牛頓的經典物理學
顛覆了其他科學家的信仰
勢必會給他帶來巨大的阻力
而事實也正如居里夫人警告他的那樣
所有人都拒絕幫助愛因斯坦
完成這項顛覆性的研究
但愛因斯坦並沒有放棄
他開始著眼於如何將引力納入相對論框架的思考
在歷經多次彎路和錯誤之後
於1915年11月
愛因斯坦發表了構建他廣義相對論大廈的重要書鳥
著名的《引力場方程》
左邊表達的是時空的彎曲情況
而右邊則表達的是物質及其運動
他將時間、空間、物質、運動
這四個自然界最基本的物理量聯繫了起來
並提出了一個更加驚世駭俗的假設
那就是當物理空間在巨大質量附近時
就會變得彎曲
而且質量越大
彎曲率就越大
此言一出
舉世皆驚
為了證明這個假設
愛因斯坦選擇了一個質量足夠大的物體
就是太陽
起初他拿河裡的輪船和漂浮的木頭舉例
假如木頭是一個光線
河流就是空間
輪船就是太陽
當輪船靠近木頭時
河流就會激起波浪
從而將木頭推開
而太陽的重力同樣也會改變空間的形狀
使光線發生彎曲
但由於受強烈的太陽光線影響
眾人根本無法對其進行驗證
最終在1919年
物理學界迎來了一次被載入史冊的日全時觀測
英國皇家天文學會在對太陽進行觀測驗證後
得出的結論是
光線略過太陽的偏轉角度為
1.61正負0.30胡秒
而愛因斯坦此前估測值的1.75胡秒
則剛好在這個區間
太陽的質量
的確迫使其周圍的空間發生了彎曲
至此
愛因斯坦的理論徹底顛覆了牛頓力學的時空觀
從而將萬有引力取而代之
其新理論所提及的引力
也不再是傳統意義上的引力
而是指時空的趨律
根據愛因斯坦的解釋
所謂物體的慣性運動
一切天體的運行
甚至光線的軌跡
都只不過是彎曲時空這一幾何性質的動力學表現而已
從此廣義相對論扶搖而起
愛因斯坦登上了物理學界的神壇
作為二十世紀最成功的理論
廣義相對論與量子力學
並稱為當代科學發展的基石
而為科學奉獻一生的愛因斯坦
在其生命的最後一刻
仍然進行著科學研究
他那頑強
堅韌
自信且樂觀的自我批評精神
也給後人留下了寶貴的精神財富
而他所創建的理論
也對整個人類科技的發展
做出了具有劃時代意義的貢獻
