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物理学终极理论的希望之所(科普知识)7

 钟家台 2019-05-10

这关乎了他的下一个巨大成就:广义相对论

2广义相对论,空间是弯曲的力学=几何学

爱因斯坦由一个简单问题开始:“如果一个人处于自由落体状态,他就不会感觉到自己的体重?”爱因斯坦透过这个简单问题掌握了重力基本特性:在加速度架构下的自然律和重力场的定律是一样的。这就是所谓等效原理(equivalence principle)。

透过等效原理,爱因斯坦重新思考关于光速的问题:光速会受重力影响,重力场会扭曲光线的行进路线。

但是,根据费玛最短时间原理,光线会采取两点之间最短时间路径,爱因斯坦再次得出一个令人震慑的结论:如果我们可以观测到光线以曲线前进,那就意味着空间本身是弯曲的!(光以曲线前进这一预测,已经被后人的无数次实验反复证明。)

爱因斯坦进一步得出结论:质能的存在造成周围时空的弯曲。

数学家黎曼早在1854年就提出了作用力与空间弯曲的关系,并提出了重力场论。爱因斯坦利用黎曼的研究成果,用数学形式表达了他自己的物理学新发现,这就是广义相对论(general relativity)。

让我们再来追寻一下广义相对论的推导过程:

光线以曲线前进+光线走两点间最短时间路径空间是弯曲的-能”造成“时-空”弯曲力学=几何学

爱因斯坦的伟大,止步于他的第三次尝试!

在狭义和广义相对论之后,他终其一生研究统一场论,寻找万物之理。简单说,就是试图寻找一个公式,能够同时描述光与引力。可惜,他最终没有成功。

爱因斯坦的“大统一理论”虽然恢宏,但并未收到广泛关注和普遍认同,领一时风气之先的是另一套全新的理论:量子力学quantum mechanics

量子力学的先驱们

整合了三种自然力

1925年,以玻尔、玻恩、薛定谔和海森堡为代表的一组科学家,已经对原子运动给出了几近完整的数学描述,我们称之为量子力学。

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