艾伯特·愛(ài)因斯坦在很多問(wèn)題上都是很有名的，但是他最大的心血結(jié)晶卻是相對(duì)論。相對(duì)論永遠(yuǎn)地改變了人們對(duì)空間和時(shí)間的認(rèn)識(shí)。
什么是相對(duì)論？簡(jiǎn)潔地說(shuō)，它是一種觀念，那就是物理定律到處都是適用的。我們?cè)诘厍蛏纤缽牡挠嘘P(guān)光和引力的規(guī)律同它們?cè)谶b遠(yuǎn)的宇宙角落里是一模一樣的。
物理學(xué)的普遍性意味著歷史是狹隘的。不同的觀察者所看到的、與事件有關(guān)的時(shí)間和空間并不相同。對(duì)我們來(lái)說(shuō)的100萬(wàn)年，可是對(duì)一個(gè)處在高速火箭中飛行的人，或者正在墮入黑洞的人的眼睛里，它可能只是極短的一瞬間。
愛(ài)因斯坦的理論可以分成狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論兩大部分。
首先發(fā)布的是狹義相對(duì)論，它的基礎(chǔ)是對(duì)于任何一個(gè)人來(lái)說(shuō)，光速是恒定不變的。這個(gè)理論看起來(lái)再也簡(jiǎn)單不過(guò)，可是由此得到的后果卻是高深莫測(cè)的。
愛(ài)因斯坦是在1905年在實(shí)驗(yàn)證明了地球圍繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光速不變的證據(jù)后才作出這個(gè)結(jié)論，而使物理學(xué)家們大為吃驚。因?yàn)榇蠖鄶?shù)的除了光以外其他東西的速度確實(shí)依賴于觀察者移動(dòng)的方向。假如你驅(qū)車沿著一條鐵路的軌道行駛，那時(shí)如果一列火車迎面駛來(lái)，你就會(huì)感到這列火車行駛得要比汽車掉過(guò)頭來(lái)跟著火車行駛要快得多。
愛(ài)因斯坦認(rèn)為，所有的觀察者不管他們以在什么方向以怎樣的速度運(yùn)動(dòng)，他們所測(cè)到的光速都是每秒186,000 英里。
這句格言促使喜劇演員斯蒂芬·賴特問(wèn)道：“如果你的飛船是在以光速行駛，同時(shí)你把你的車頭燈打開(kāi)，將會(huì)發(fā)生什么事情？”
愛(ài)因斯坦的回答是，從飛船里的人的觀點(diǎn)來(lái)看，車頭燈正常地打開(kāi)了，同平常一模一樣?？墒菍?duì)站在飛船之外、正在觀看飛船運(yùn)行的人們來(lái)說(shuō)，這個(gè)車頭燈并沒(méi)有點(diǎn)亮：車頭燈所發(fā)出的光到達(dá)觀察者需要無(wú)窮大的時(shí)間，因?yàn)橐筌囶^燈所發(fā)出的光束的速度超過(guò)以光速運(yùn)行的飛船是不可能的。
之所以有這樣矛盾的觀點(diǎn)，這是因?yàn)椤皹?biāo)尺”和“時(shí)鐘”——它們標(biāo)志著事件所在的時(shí)間和空間，它們對(duì)于不同的觀察者來(lái)說(shuō)是不一樣的。如果光速正如愛(ài)因斯坦所說(shuō)的那樣保持恒定不變的話，那么時(shí)間和空間就不是絕對(duì)的，它們必須是帶有主觀性的。
作為一個(gè)例子，100英尺長(zhǎng)的飛船以99.99%的光速行駛, 對(duì)飛船外的觀察者來(lái)說(shuō)，它只有1英尺的長(zhǎng)度，可是對(duì)于在飛船里面的人來(lái)說(shuō)，飛船的長(zhǎng)度仍然還是100英尺。
更為奇怪的是，飛船運(yùn)行得越快，從飛船外的觀察者來(lái)看，飛船中的時(shí)間就過(guò)得越慢?？梢约傧耄绻粚?duì)雙胞胎姐妹中的一個(gè)跨上了高速飛行的飛船去了某個(gè)很遠(yuǎn)的星球，另一個(gè)還留在地球上，當(dāng)遙遠(yuǎn)在星球的妹妹回到地球上的時(shí)候，她要比留在地球上的姐姐年輕。
質(zhì)量也取決于速度，一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)得越快，它的質(zhì)量就越大（當(dāng)然這是從相對(duì)者的角度來(lái)衡量）。事實(shí)上，沒(méi)有一只飛船的速度能達(dá)到光的速度，因?yàn)槿绻娴牡竭_(dá)了光速，其質(zhì)量將為無(wú)窮大。質(zhì)量和速度之間的關(guān)系常用公式E=mc2來(lái)表達(dá)，式中E是能量，m是質(zhì)量，c是光速。
愛(ài)因斯坦沒(méi)有推翻人們對(duì)時(shí)間和空間的認(rèn)識(shí)，他繼續(xù)推廣他所發(fā)現(xiàn)的理論，使相對(duì)論也能包含進(jìn)加速度，他發(fā)現(xiàn)物體的加速度會(huì)扭曲時(shí)間和空間的形狀。
還是使用上面的例子：假設(shè)飛船是用點(diǎn)燃推進(jìn)器來(lái)加速的，飛船上的乘客粘貼在飛船的地基上，就像他們站在地球上一樣。愛(ài)因斯坦聲稱，那時(shí)我們所稱的重力與飛船加速所引起的引力是不可能相區(qū)分的。
這件事情本身并沒(méi)有什么革命性的創(chuàng)造，但是當(dāng)愛(ài)因斯坦采用復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算（他用了10年），他才發(fā)現(xiàn)，空間和時(shí)間在一個(gè)大巨大質(zhì)量天體附近會(huì)發(fā)生彎曲，而這個(gè)時(shí)空彎曲的曲率正是我們的體驗(yàn)到的引力的由來(lái)。
要畫出廣義相對(duì)論的彎曲幾何的圖形是困難的，然而如果人們可以設(shè)想時(shí)空好像是某種類型的組織，于是一個(gè)巨大質(zhì)量的物體就會(huì)伸展這個(gè)組織的周圍部分，以致于其他穿過(guò)這部分組織的任何東西就不會(huì)再沿一條直線了。
廣義相對(duì)論的方程式預(yù)言了一系列的現(xiàn)象，其中有一些已經(jīng)得到了確認(rèn)：
光在巨大質(zhì)量物體附近的彎曲（引力透鏡效應(yīng)）；
緩慢演變著的水星運(yùn)行軌道（近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)）；
圍繞旋轉(zhuǎn)物體的慣性系拖曳效應(yīng)；
光逸出引力拖拉的減弱（引力紅移）；
加快了雙系統(tǒng)星和脈沖星的旋轉(zhuǎn)周期；
產(chǎn)生引力波（時(shí)空結(jié)構(gòu)的紋波）造成的宇宙的沖撞。
宇宙中存在著黑洞，它會(huì)捕獲任何東西，其中，也包括光。在黑洞周圍時(shí)空的扭曲，比在其他任何地方都更為強(qiáng)烈。如果雙胞胎姐妹中的一個(gè)在做航天飛行時(shí)落進(jìn)了黑洞，她將像意大利面條那樣一點(diǎn)一點(diǎn)地伸出來(lái)。幸運(yùn)的是對(duì)她來(lái)說(shuō)這就像在幾秒鐘內(nèi)的事情，而她在地球上的妹妹卻再也看不到這個(gè)過(guò)程的結(jié)束，只好看著她那可憐的姐妹以宇宙的年齡慢慢地逐步迎向黑洞。
福利獻(xiàn)上：童哲的『狹義與廣義相對(duì)論』
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