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如果没有爱因斯坦,现在能够出现相对论吗?

2017-09-23  大隆龙

相对论根据是否涉及引力分为狭义相对论和广义相对论,前者不涉及引力,后者是引力理论。事实上,在爱因斯坦的同一个时代,当时已有许多物理学家已经接近了狭义相对论。爱因斯坦在创立相对论后曾说过这么一句话:“如果我没有提出狭义相对,五年之内就会有人提出。而如果我没有提出广义相对论,五十年之内也不会有人提出。”这可不是爱因斯坦的自吹自擂,因为从未有人能想到这样石破天惊的理论。

狭义相对论的诞生是有着历史背景的。早前的人们认为宇宙中充满着一种名为“以太”的物质,它们相对于绝对空间静止,光的传播依赖于这种东西。由于以太是静止的,当地球在以太中穿行时,将会产生以太风,这就像风迎面吹向开动的汽车一样。对此,物理学家想要测量出地球相对于以太的速度。按照以太理论,沿着地球公转方向运动的光,其速度应该要快于与之垂直的光。然而,著名的迈克尔逊-莫雷实验表明,光在两个方向上的运动速度是一样的,这就证明了以太和绝对空间都是不存在的。

不过,有些物理学家还是不愿放弃以太的概念。为此,著名物理学家洛伦兹提出了长度收缩效应来试图解释实验现象,这正是洛伦兹变换的由来。但爱因斯坦另辟蹊径,他认为以太是不存在的,时间和空间都不是绝对的,而只有光速才是绝对不变的。于是,基于此,爱因斯坦先人一步创立了狭义相对论。

在创立狭义相对论后,爱因斯坦发现,作为自然基本作用力的引力与狭义相对论不相容。于是,爱因斯坦再次另辟蹊径,他认为牛顿对于引力的描述是不准确的。爱因斯坦认为引力不是一种力,而是由物体弯曲空间所产生的几何效应。这绝对是思想上的一次巨大飞跃。后来的诸多实验——星光偏转、水星近日点进动以及引力时间膨胀效应等等,都能证明广义相对论的正确性。爱因斯坦对于广义相对论非常自信,他曾说过,如果实验结果与广义相对论存在矛盾,他将为上帝感到遗憾。可以说,没有爱因斯坦,广义相对论可能要晚几十年才能出现,或者甚至根本就不会出现。

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