物理學往事 如何理解愛因斯坦的廣義相對論，它究竟描述了怎樣的宏觀世界？

如何理解愛因斯坦的廣義相對論 而這到底又描述了一個怎樣的事件 愛因斯坦想像自己身處於一個密閉空間中 由於受地球引力的影響 站在秤上的顯示為80公斤 假設他在一艘以每秒9.8米向上加速的火箭中 而這時秤上顯示的重量依舊還是80公斤 此時愛因斯坦陷入了困惑之中 因為這一現象的發生 讓他無法區分自己是在地球上還是在火箭上 為瞭解決這個問題 他想像自己在火箭中拿著手電筒進行照射 由於受火箭向上加速的影響 光束在房間傳播時會呈現出向下彎曲的現象 如果在地球上由於沒有了速度的影響 理論講光束應該會以直線射向另一端 但事實上光束在受到地球引力的影響後依舊向下彎曲 於是愛因斯坦得出一個結論 即重力場與以適當加速度運動的參考系是等價的 這便是著名的廣義等效性原理 同時愛因斯坦也意識到 由於引力在一定程度會影響空間本身 並使空間呈現彎曲狀態 所以在整個宇宙中 最短的路徑並不是直線 而是引力場的曲面 於是愛因斯坦開始著眼於 如何將引力納入相對論框架的思考 歷經多次彎路和錯誤之後 在1915年11月 愛因斯坦發表了構建他廣義相對論大廈的重要樞紐 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 在1919年 物理學界迎來了一次被載入史冊的日全式觀測 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弧秒 而愛因斯坦此前估測值的1.75弧秒 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 而是指時空的曲率 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 在之後的一個世紀中 他的理論經受住了時間的推敲 有越來越多的實驗和事實證明瞭 其理論的正確性 他改善了基本的粒子科學 並使人類進入了核子時代 隨著時間的推移 通過對中子星 黑洞以及引力波等發現 也證明瞭 這個宏觀世界真如愛因斯坦 所預想的方式在運行著 他將自己的一生 全部奉獻給了科學 其理論至今都影響著整個世界的發展 可以毫不誇張地說 廣義相對論的出現 接管了整個宏觀宇宙