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多數科普讀物在談到廣義相對論時都籠統地提到愛因斯坦的時空宇宙,但很少有人提到愛因斯坦在構建這個偉大框架時用到的“等效原理”。我從一個技術工作者過往面對艱深技術問題時所得經驗出發,特別推崇這種思維能力!

而愛因斯坦也不是一開始就意識到這個問題,實際上在1911年他開始計算光線在經過太陽附近時的彎曲時,最初得到的結果和經典力學的計算結果別無二致。也就是太陽的引力扭曲了時間從而導致了光線彎曲。

我們知道在相對論之前,牛頓的理論就預測並能夠計算光線經過大質量物體時會發生彎曲。這是很自然的事情,牛頓描述的光是一個個小球組成的線性物體,那麼被其他物體吸引就是很正常的事情。早在1801年德國的索德納就計算出了光線在經過太陽附近時的彎曲。

回到1911年,愛因斯坦在仔細計算光線在太陽附近彎曲的時候被巨大的、複雜的方程組折磨地死去活來,他知道這組方程對應了扭曲的時間和平直空間的一些關聯關係。。。但我們的愛因斯坦沒有學過黎曼幾何,而且數學也很菜他解不出這個方程組!

但與我們這樣更菜的渣渣不同的是,我們的愛因斯坦有一個數學頂尖的同學:蘇黎世理工學院物理和數學系主任 - 格羅施曼(就是那個幫他搞定課堂筆記免於掛科的哥們兒)。在1912年愛因斯坦到達蘇黎世向老朋友吐訴自己因為數學太菜搞不定這個問題時,格羅施曼毫不猶豫地拿起了筆,隨叫人家當年筆記做的好呢。僅僅6天之後格羅施曼在給一位同事的信中就提到,愛同學的這個問題他已經找到主方程的解法了!

蘇黎世理工

不得不再次感嘆一下,所有的科學家在數學家的面前都是謙虛的小朋友 :)

有個笑話我深以為然:數學家和普通的人的差別就是你和你家二哈的差別一樣大:)

就這樣在1913年,兩位好基友第一次釋出了引力之於彎曲時空作用的論文(時間和空間同時扭曲)。正如我們最後知道的那樣,光線在太陽附近不僅有時間扭曲效應,還有空間扭曲效應。這種雙重疊加導致光線在太陽附近的彎曲是牛頓理論計算結果的兩倍。最終這個結果在1919年的日全食觀測中得到證實。

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