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第九章

科學無界造福人類

1905年,愛因斯坦完成了他的狹義相對論後,就一直在繼續關注和研究著更廣意義上的相對論。

狹義相對論隻是適用於勻速直線運動的參照體,即火車上的旅客,等速前進的汽車等,所做的都是勻速的直線運動。可是,在非勻速直線運動的時候,又將是什麼樣子呢?

既然這種現象是存在的,人類就應該去弄懂它。既然選擇了這項研究,愛因斯坦就不會放棄的。對於非勻速直線運動及引力的奧秘,他一直是深信不疑的。

牛頓的萬有引力定律說明,一切物體之間存在著引力,這個引力的作用是瞬間的,可以在瞬間傳遞到無限的地方去。這一結論一直使物理學家們難以理解。愛因斯坦的廣義相對論也把引力問題作為核心內容。

人們大概還沒有忘記,愛因斯坦同居裏夫人兩家人一起登上阿爾卑斯山峰時,愛因斯坦曾經用電梯做了一個設想,使得孩子們都以為他是在開玩笑。

其實,愛因斯坦也正是把電梯想象成了一種實驗的工具。設想一下:一部電梯失去了控製,難道不會飄浮宇宙空間嗎?一個蘋果,人鬆了手,它又會如何呢?現在,一個力牽引著電梯開始向上做加速運動,這時,如果電梯內飄浮著一隻蘋果,它又會如何呢?

回答是肯定的,蘋果沒有受到力的作用,仍會停留在原地,隨著電梯的上升,蘋果會落在電梯的地麵上。可是此時對於電梯裏的人來說,他會認為蘋果是落到地麵上,而不是電梯的地麵追上了蘋果的高度的。

愛因斯坦由此得出了結論:加速運動和引力作用的效果是一樣的。

在這個等效原理的基礎上,愛因斯坦又做了進一步深入研究,從而得出了更多的結論:處於磁力場中的光線是彎曲的。既然光線是彎曲的,那麼三維空間呢?愛因斯坦的思維躍到了更深、更廣的層麵。

隻是要想找到三維空間裏彎曲的曲線存在,愛因斯坦深知自己的數學知識是遠遠不夠的。他想到了老朋友格羅斯曼——一位很有名氣的數學家,恐怕隻有借助於老友的幫忙自己的設想才會在現實中被找出來。兩個好朋友,把物理和數學兩方麵的知識結合一起,終於又有了新的發現。

引力實際上是不存在的,兩個物體之間被人們稱為引力的作用,其實隻是物理作用使物體的周圍空間發生了彎曲,從而對另一個運動的物體產生了作用,這就是愛因斯坦的廣義相對論的總體內容。

為了能夠說服人,愛因斯坦特意舉了一個例子,以證明引力的存在隻是人們的一種誤解。假設一隻球在桌麵上滾動著,如果在它的運動前方有一個凹下去的小坑,球就會轉向小坑,運動路線發生改變。可是,這是我們站在桌子旁觀察到的這一細節。倘若人們這時是在桌子的正上方來觀察這一現象,也許是無法看到桌子上的小坑的,可是忽然發現球的運動路線發生了改變,人們自然就會想到是什麼力改變了球的路線,然而,實際上卻是沒有這個力的。

1915年,愛因斯坦還運用自己的廣義相對論,成功地解釋了水星運動近日點的運動問題,這是大科學家牛頓一直沒能解釋清楚的一個大問題。

戰爭的煙火,沒有使愛因斯坦停止他科學研究的腳步,8年的刻苦努力,終於錘煉成了廣義相對論。

廣義相對論的出現,使得人們對於引力,又有了新的認識。它不僅帶來了科學史上偉大的革命,甚至在人類的思想史上也是最偉大的成就,因為它揭示了時空是物質及運動的存在形式的新觀念,徹底地改變了人們的自然世界觀。