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这是一张在我们现在看来普通的日食照片,但却在1919年引起科学界的震动,自此,牛顿持续了200多年的神话终结,爱因斯坦的相对论接管了宇宙 。
爱因斯坦的广义相对论认为,大质量天体的存在,是可以导致时间和空间的弯曲的,最直观的,就是光线的弯曲 。通过对日食现象的两次观测,天文学家测量出了太阳引力对光的偏转角度,证明了爱因斯坦的这条预言,于是就有了这张照片 。
杨振宁就曾经说过一句话:20世纪物理学的三大贡献中,有两个半都是爱因斯坦的 。
我不知道对于爱因斯坦来说,1905年意义是否重大,但对于全世界来说,这是一个可以称为爱因斯坦奇迹年的年份 。
在这一年里,他发表了四篇论文,提出了四个突破性理论,撼动了整个世界 。
在1905年的6月,他发表了一篇关于光电效应的论文,证明了当光线照射在不同的金属上时,会发射出电子,这一理论奠定了量子力学的基础,解开了原子的秘密,1922年凭借光电效应,爱因斯坦摘取了诺贝尔物理奖 。
仅隔了一个月,他发出了一篇关于布朗运动的论文,为流体中粒子的随机运动提供了一个公式 。
九月,著名的狭义相对论被提了出来,爱因斯坦重新定义了光、空间和时间的关系,他认为,时间和空间是相对的,但是每秒30万千米的光速总是恒定的,这推翻了牛顿的时空观,重塑了一种全新的时空观 。
十一月,最后一篇论文,他在狭义相对论的基础上推导出了质能关系公式E = mc2,解释了物质的能量和质量的关系,能量和质量可以相互转换,对于任何物体来说,它的质量会随着其速度的增加而增加 。这条公式,直接开启了人类的原子时代 。
那么,爱因斯坦是一个天生自带物理技能点的天才吗?
1879年,爱因斯坦出生在德国,四五岁的时候,爱因斯坦的父亲送了他一个指南针,但爱因斯坦拿在手上后,思考却是,指针转动的原理是什么 。
在念书时,爱因斯坦也不是一个有耐心死记硬背的学生,他爱挑战权威,总是问问题,在老师眼中是一个观点激进的学生 。瑞士档案馆的记录显示,他在十一岁时就掌握了大学物理,十六岁就写了第一篇科学论文 。
念大学时,他希望成为一个物理学教授,但这个梦想并没有实现,他反而成为了瑞士伯尔尼专利局的一个小职员,但有人却说,这是他一生中最重要的工作 。这份工作,让他有时间将目光投向窗外,在脑子里进行思想实验 。
为了理解一个问题,爱因斯坦首先会从一个图像开始,拆解出问题的本质 。他这一生从来没有踏进过实验室,也没有使用精密设备去检验什么现象,只是静静地坐在他的扶手椅上,思考 。就是在这种条件下,他写出了影响深远的那四篇论文 。
他是一个理论家,他所做的,就是完善科学上的“思想实验” 。
如果说,物理学家的模型试图代表整个宇宙,那么操纵模型就相当于操纵宇宙本身,如果模型有缺陷,或者理论家们在计算中犯了错误,观测学者们会发现他们的模型所预测的和现实世界事物运行的方式不匹配,这告诉他们,要么调整旧模型,要么创造一个新模型 。
爱因斯坦的广义相对论,就是一个最强大和应用范围最广的理论模型之一 。
开头我们所说的广义相对论诞生于1915年,它首次把引力场解释成时空的弯曲,也描述了宇宙万物在引力作用下运动的数学细节 。每隔几年,就会有实验科学家们去设计实验来测试这个理论,有些人的目是想将爱因斯坦推下神坛,但结果却无一例外地进一步扩大了理论精确性的范围 。
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