相对论爱因斯坦|爱因斯坦破解了什么秘密?( 二 )


相对论爱因斯坦|爱因斯坦破解了什么秘密?

光速不能叠加
而广义相对论比狭义相对论更加伟大,它的核心观点是,引力的实质是时空弯曲,这是对引力本质的颠覆性解释 。根据广义相对论,时空被描绘成类似蹦床的样子(当然,这仅仅是比喻,并没有这样简单) 。理论认为,行星或恒星会对时空的蹦床之网施加作用 。
广义相对论一个突出的、极其富有启发性的观点是:所谓引力,并不是像电磁力那样,由异种电荷吸引而产生的力,而是四维时空弯曲的结果 。物体总是选择“最短路径”运动,即物体在四维时空中沿测地线运行,在三维空间中看来,就好像受到某种“吸引力”一样 。而时空之所以会弯曲,是因为具有质量的任何物体(如恒星、行星、卫星等,也包括小如苹果的东西)“压”在四维时空中,就像三维空间一个铁球压在一块平整的海绵上,把海绵压得弯曲了 。广义相对论观点不需要假设一种额外的、叫做“引力”的东西,引力是时空结构自然而然的表现,因而更简洁 。广义相对论认为,时间和空间不仅会因大质量物体的存在而弯曲,大质量物体的旋转还会拖动周围时空结构发生扭曲 。在爱因斯坦的相对论宇宙学模型里面,大质量天体能扭曲空间,使周围的物体都沿着这个被弯曲的空间运动,包括光在内 。
相对论爱因斯坦|爱因斯坦破解了什么秘密?

引力其实是时空弯曲的效应
广义相对论的引力场方程是引力势的高度非线性方程;在没有外力(引力除外)的情况下物体在引力场中沿测地线运动(也就是满足弱等效原理的自由落体运动);在弱场和低速近似下广义相对论近似为牛顿引力和牛顿力学第二定律 。广义相对论已经成为有用的科学理论,影响了人们的世界观 。而GPS时间的校正就是相对论的一个著名的应用 。
广义相对论有着各种预言及其实验检验,例如:广义协变原理、等效原理、磁型引力(或说引力磁场)效应、时钟变慢与引力红移、引力波辐射、光线偏折(引力透镜)、行星近日点进动、雷达回波的时间延迟、中子星、引力塌缩与黑洞、黑洞热力学与霍金辐射、大爆炸宇宙模型、计算(数值)广义相对论、量子引力,等等 。
相对论爱因斯坦|爱因斯坦破解了什么秘密?

GPS卫星定位系统是相对论的一个应用
遥想1905年,年轻的物理学博士阿尔伯特爱因斯坦向普鲁士科学院递交了《广义相对论》 。在此之前,科学家们从未见过对现实经验基础如此颠覆性的重构 。长久以来,在物理学家们的认知中,光都是沿直线传播的,爱因斯坦的理论则彻底超出了他们的理解范畴 。不仅是物理学家不能理解,哲学家们更是对相对论学说嗤之以鼻,他们一向高傲惯了,万万不能容忍这一的“异端邪说” 。然而,在英国人于1919年组织的一次日食观测证明,在宇宙范围内,光确实会弯曲 。该观测实验的结果被电报飞速地传遍全世界 。一夜之间,爱因斯坦成了家喻户晓的名字,如果当时有网络存在的话,他就是全世界的第一网红 。
迄今为止,爱因斯坦是人类历史上最杰出的科学家和思想家,仅牛顿可以与之抗衡 。他除了相对论,还发明创造了其他重要的科学理论,如光电效应、能量守恒、统计力学等,对量子力学也具有开创新成就 。而自媒体吹捧的尼古拉.特斯拉,只是一名工程师和发明家,他与爱因斯坦二者之间根本不在一个维度 。
相对论学说将时空的概念拓展到了整个宇宙,考虑到所有恒星及星系的引力作用,物理学家们就可以利用爱因斯坦的方程式这种有效的工具来确定宇宙本身的结构 。