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生活,给他的身体造成了巨大的伤害,肝炎和胃病几乎要把他给摧垮了。
爱因斯坦以为自己得了癌症,于是,他更加自觉地抓紧一切时间,真是
达到了不吃饭不睡觉的地步。
为了研究,他把自己关在一间小阁楼里,把门从里面反锁着,不让任何
人打扰,只是到了黄昏时分,他才出去放放风。
两个星期之后,爱因斯坦面无血色地从小阁楼里走了出来,手里抱着一
叠厚厚的文稿,大声地向世界宣布:我研究出来了!就这样,广义相对论诞
生了。
1916年,在《物理学》杂志上,他发表了《广义相对论的基础》一文。
诺贝尔物理奖金获得者马克斯·玻恩把广义相对论看作是“人类关于大
自然的思想的最伟大成就,是哲学的深度、物理学的直觉和数学的技巧的最
惊人结合”。
广义相对论是一种没有引力的新引力理论,是适用于所有参照系的物理
定律。
广义相对论认为,时间空间与物体运动整体的不可分割性,不但在匀速
直线运动情况下存在,而且在有加速度运动的情况下,也同样存在。
爱因斯坦还进一步指出,加速度运动与引力场 (重力场)引起的运动就
是一回事,是等价的或等效的。这就推广了相对论的基本内容。
根据等效原理,引力可以等效为加速系统中的惯性力。引力可以被一个
加速系统完全抵消,引力也可以用一个加速系统体现出来。
这样,爱因斯坦就把引力进一步归结为由加速系统所体现出的时空几何
特征。不同的加速系统就有不同的时空几何特征,则就代表不同的引力场。
所以,爱因斯坦的广义相对论又把引力与时间空间的几何特征联系起来
了。所谓几何特征,那就是时间、空间距离的测量,时空的弯曲性质等。
那么,引力究竟是什么呢?引力就是时空的弯曲,在广义相对论中引力
的本质就是时空弯曲,引力本身已不存在。
比方说,有两个质量很大的钢球,由于受万有引力而相互吸引,相互接
近,这是牛顿的看法。
爱因斯坦的广义相对论则并不认为两个钢球间存在吸引力,它们之所以
接近,是由于时空好像一张原来拉平的膜,现在两个钢球太重使这张膜压弯
了,这时两个钢球是由于沿弯曲的膜滚到一起,即由于时空弯曲而沿短程线
运动。可见二者是根本不同的引力理论。
爱因斯坦认识到,我们所生存的具有长、宽、高三个方位的空间和一直
流动延续下去的时间,结合在一起成为四维时空的整个宇宙是弯曲而有曲率
的。
爱因斯坦从广义相对论出发,作了一些伟大的科学预言,有的已经被观
测所证实,比如水星近日星的进动,光谱线的引力红移和引力场中光的弯曲。
水星是我们所知道的离太阳最近的行星,它每绕太阳公转一周,离太阳
最近那一点的位置就有些改变,这种现象称作水星近日星的进动。爱因斯坦
根据广义相对论解释了当时人们不能圆满解释的这种现象。
爱因斯坦的第二个预言就是,引力场很强的恒星发出的光谱线向红端(波
长比较长的一端)推移,l924年,在天文观测中证实了有引力红移现象。
其中较容易测量的是星星所发出的光线,从太阳旁边通过变得偏斜弯曲
的数据。根据爱因斯坦的计算,可偏斜度为1。75弧秒。
据当时天文观测,1919年5月29日,赤道地区将要发生日全食,这正
好被利用来观测太阳边缘所射来的星光。广义相对论能否被证实,就要看这
一次的观测结果了。
全世界的科学家们都在翘首期待着这一天的早日到来。日食那天,观测
队拍摄了大量的日食照片,经过对这些照片的显影与分析研究,终于测得光
经过太阳附近的弯曲度是1。61到1。98弧秒之间。它与爱因斯坦的计算相差
无几。
爱因斯坦一直把广义相对论看成是自己一生中最重要的科学成果。确
实,广义相对论比狭义相对论包含了更加深刻的思想,这一全新的引力理论,
到目前为止,依旧是一个最好的引力理论。
当然,在以后的几十年中,由于很少得到新的观测或者实验的检验,同
时也由于广义相对论的数学结构过于艰深,广义相对论在差不多半个世纪的
时间里受到了冷落。
本世纪60年代以后,广义相对论又重新散发出其特有的芬芳。
由于大口径的光学望远镜和射电望远镜的发展,陆续发现了一些新天
体,那里存在着很强的引力场。而广义相对论正是进行这方面研究的重要工
具,它曾经预言过有引力波。
引力是从牛顿时代就已经为人们所广泛了解的,而引力波就不同了。这
同人们很早就知道带电体之间有作用力,但是不等于已经认识到电波的存在
一样。
直到1978年,人们才从对一个脉冲双星系进行几年观测结果的分析中,
找到了引力波存在的间接证据。
爱因斯坦还根据广义相对论,提出了关于宇宙的有限无边模型,推动了
宇宙学的发展。
广义相对论的问世,使爱因斯坦这个名字迅速传遍了全世界。这使爱因
斯坦感到不可思议。
有一次,他的儿子问他:“爸爸,你怎么会出名的呢?”他先是哈哈大
笑,然后作了一个形象、生动、传神的比喻:“儿子,你看,一个盲目的甲
壳虫在一个球面上爬行,它没有意识到它走过的路是弯的,而我能意识到。”
当爱因斯坦期待着罪恶的战争能早一点结束的时候,他越来越多地卷入
到和平运动中去,甚至有好几次到大街上去散发传单。他在给朋友的信中,
感慨万千地写道:
“古代的耶和华仍然无处不在。哎,他把无辜者和犯罪者一道屠杀,他
使那些犯罪者盲目得如此可怕,以致他们竟然不会有犯罪的感觉…我们正在
应付一种流行的谬见,这种谬见业已造成无穷的苦难,它有一天将会消失,
成为后代子孙惊奇的一种荒谬可怕而又无法理解的源泉。”
然而,爱因斯坦对人世间的一些事情却看得过于简单,1918年,德意志
共和国宣告成立和实行停战,他就曾十分天真地认为,军国主义在德国已经
彻底根除了。
统一场论
尽管20年代,对于爱因斯坦的相对论,人们持欢迎的态度,也夹杂着一
些恶声臭骂,而爱因斯坦却没有在乎别人是怎么说他的,他仍旧一如既往地
走着自己的路,去寻找电磁和引力之间的数学关系。
爱因斯坦认为,这是发现掌管从电子到行星宇宙万物运行的共同规律的
第一步。
爱因斯坦企图寻求一个方程或公式把物质和能的各种普遍性质都联系起
来,这就得到了所谓的统一场论。
统一场论是爱因斯坦着力攀登的一座高峰,尽管这场攀登从一开始就注
定是要失败的。他除了选择的目标比别人高大外,在达到这个目标的征途中,
还大刀阔斧地使用了批判的武器。
当然,爱因斯坦的批判不是指向个别的科学推论,而是直接牛顿力学的
基石,指向绝对的时空观。
牛顿力学认为,物质的质量是不随机械运动而变化的,是绝对的;描述
物体运动的空间和时间也是脱离物质运动而绝对孤立地存在的;空间就是欧
几里得几何学中的三维空间。
爱因斯坦认为,我们衡量物体长度的尺子本身是和物体同样处在一个运
动的坐标系中,如果用一个固定不变的尺子,是没法衡量一个运动物体的长
度的,因此长度所表达的空间不是绝对孤立地存在的,空间是跟运动和物质
相联系的。
然而,爱因斯坦没有能够完成统一场论,他没有能够把引力理论和电磁
理论统一起来。因为迅速发展着的量子理论揭示,单个电子的运动是无法预
测的,它在任何时刻的位置和速度都不能以同等精确度来测定,也就是说,
亚原子层次的任何物理体系的未来是不能预测的。
爱因斯坦完全承认量子力学的辉煌成就,但却拒绝接受认为这些理论是
绝对的想法,而坚信他的广义相对论对于未来的发现是更能令人满意的基
础。
爱因斯坦曾经说过一句话,表明他相信宇宙是精确设计成的:“上帝是
难以捉摸的,但不是心怀好意的。”在这一点上,他同绝人多数物理学家没
有能够走在一条道上。
对此,德国物理学家玻恩曾经作过这样的评价:“我们中间很多人都认
为,这无论对他还是对我们都是一出悲剧,他在孤独中探索自己的道路,而
我们失去了我们的领袖和旗手。”这一评价,以及别人认为他后半生的工作
大部分是徒劳的断占,只有留诸后世来加以评判了。
然而,爱因斯坦确确实实是老了,这是不以人们的意志为转移的。
独特的人格
爱因斯坦寄寓在柏林的两间小房子里,过着简单朴素的生活,如同清教
徒一般。这里没有接待过任何客人,除了他的助手和秘书之外,爱因斯坦很
少让别人来这里。他过着完全隐居的独立生活。
这位大学者坐在一把古老的圈椅里,他那梦幻似的眼光远远越过了这座
城市里所有的建筑、喧哗和骚动,一直望到了他自己也说不清楚的遥远的远
方。
他的膝盖上放着不少张草稿纸,手里拿着一支老式钢笔,满纸写的都是
公式和方程,突然,他的手停下来,眼睛朝向遥远的地方搜索。在沉思中,
他还喜欢喃喃自语。
尽管爱因斯坦才50岁还不到,但他的脸上却明显地印有数十年来紧张脑
力劳动所留下来的痕迹。他的头发已变成花白色,脸色也十分苍白,有着在
大城市温室内生活的人的�