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牛顿与爱因斯坦神一样的天才,刷新你对重力的认识

 凌寒留香之腊梅 2018-03-13

众所周知牛顿与爱因斯坦并非一个时代的人,他们生活的年代相差200多年,但他们却是自己那个时代最伟大的人。在我的理解中他们的伟大超乎寻常,我有时甚至认为他们并非人类,而是神。或是神的使者来到地球,告诉地球人一些他们难以理解的事物。

这片文章不是对牛顿或是爱因斯坦进行介绍,也不是叙述牛顿与爱因斯坦的成就有多高,那些东西完全可以百度一下就知道。这片文章单纯的讲述神一样的天才是什么样的,以及他们怎样把未知的宇宙变成已知。按照时间顺序,先是讲述牛顿:

牛顿与爱因斯坦神一样的天才,刷新你对重力的认识

1066年当大彗星掠过英国的上空时,它吓坏了哈罗德国王的撒克逊士兵,他们很快输给了征服者威廉的进攻得胜的军队,奠定了现代英国的形成。

同一颗彗星1682年又一次掠过英国的上空,又一次在整个欧洲引起恐慌。似乎每一个人,从农名到国王都被这颗扫过天空的意想不到的天上游客所迷惑。这颗彗星从何处来?到何处去?它有什么寓意?

艾德蒙.哈雷是一个富有的绅士,他对这颗彗星十分着迷,于是他去征求他那个时代最伟大的科学家之一,艾萨克.牛顿的意见。当他问牛顿是什么力可能控制这颗彗星的运动是,牛顿宛如一个世外高人一般平静的回答:这颗彗星沿椭圆轨道运动,这是由与距离平方成反比的力决定的。(即作用在这颗彗星上的力随着离开太阳距离增加按平方关系而减小。)牛顿说,他已经用他发明的望远镜,即今天全世界天文学家所用的反射望远镜跟踪这颗彗星,它的轨道遵循他在300年前建立的重力定律。

牛顿与爱因斯坦神一样的天才,刷新你对重力的认识

哈雷感到震惊,有些不大相信,那个时代全世界的人都不明白这颗彗星是怎么回事,都为这个彗星而感到不安时,这个叫做艾萨克.牛顿的男人居然已经将这个不明来历的彗星掌握在手中,哈雷问牛顿:“你是怎么知道的?”牛顿回答道:“什么?我计算出来的。”哈雷做梦也没想到自人类开始凝视天空就一直使他们迷惑的天体的秘密能够用新的重力定律来解释。

哈雷认识到这一突破的巨大意义,他慷慨地提供经费出版这一新的理论。1687年,在哈雷的鼓励和资助下,牛顿发表了他的巨著《自然哲学的数学原理》这部著作受到热烈的欢迎,一瞬间,不知道太阳系规律的科学家突然能够及其精确地预计天体的运动了。诗人亚历山大.蒲伯这样写道:

自然和自然规律埋藏在黑暗之中,

上帝说:让牛顿去发现它!让一切大放光明。

牛顿与爱因斯坦神一样的天才,刷新你对重力的认识

后来哈雷认识到如果彗星的轨道是一个椭圆,人们也许能够计算什么时候它会再次掠过英国上空。寻找历史记录,他发现1531年、1607年和1682年的彗星的确是同一颗彗星,安全符合牛顿的定理,哈雷预计彗星将在1758年回来。这时的哈雷和牛顿早已去世,但这颗彗星在这一年的圣诞节如期返回,人们把这个彗星命名为哈雷彗星。

牛顿定律如此的成功,以至科学花费了200多年的时间才进入下一个决定性的步骤,开始了阿尔伯特.爱因斯坦的工作

牛顿与爱因斯坦神一样的天才,刷新你对重力的认识

牛顿的突破统一了地上的物理学和天体物理学一样,爱因斯坦统一了空间和时间。同时爱因斯旦还反驳了牛顿的重力理论。

想象一个 放在床上的保龄球在床垫上慢慢沉下去。现在沿床垫的扭曲面弹一个玻璃球。玻璃球将沿围绕保龄球的曲线路径行进。对牛顿来说,从远距离的观察玻璃球绕保龄球运动的人可能会得出结论:保龄球作用在玻璃球上有一个神秘的“力”,迫使玻璃球向心运动。而对相对论者来说,他可以从近距离观察床上的玻璃球的运动。显然没有力的作用。只有床的弯曲迫使玻璃球沿曲线运动。对相对论者来说,这里没有“拉力”,只有床作用在玻璃球上的“推力”。用地球代替玻璃球,太阳代替保龄球,真空的空间-时间代替床,我们看到地球绕太阳运动不是因为重力得到拉力,而是因为太阳使地球周围的空间弯曲,产生推力迫使地球绕太阳运动。

1915年,爱因斯坦最终完成他所谓的广义相对论,从此广义相对论成为所有宇宙论的基石。在这个令人吃惊的新的描述中,重力不是充满宇宙的独立的力,而是空间-时间这块布弯曲的表现效果。他的理论是如此的强大,以至他可以把它凝集在大约1英寸(2.54厘米)长的方程式里。

牛顿与爱因斯坦神一样的天才,刷新你对重力的认识

无疑爱因斯坦的广义相对论对于那个时代的人们来说,太过超前了!没有人可以理解,只有英国天文学家亚瑟.艾丁顿带领的一队航行到西非海岸几内亚湾的普林西比岛,记录在下一个日食期间光线太阳的弯曲。安德鲁.克罗姆林带领的另一队航行到巴西北部的亚布拉尔。他们得到的数据说明光线的平均偏离为1.79弧秒(在误差范围内)。完全验证了爱因斯坦的理论。艾丁顿后来说这是他这一生中做伟大的时刻,他证明了爱因斯坦的理论是正确的。

后来有一位记者问艾丁顿:“有谣传说整个世界只有三个人懂得爱因斯坦的理论。你必定是其中之一。”艾丁顿默默站着没有说活。于是这位记者说:“别谦虚了,艾丁顿先生。”艾丁顿耸耸肩膀说:“我是在想谁会是第三个人。”

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1919年11月7日,伦敦《时报》以显眼的大字标题登载道:“科学革命——宇宙新理论——牛顿的理论被推翻”。这个标题标志着一个重要时刻,它标志着爱因斯坦成为世界知名的人物,成为一位从星星来的使者。

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