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原小點(diǎn)每日科普| 廣義相對論的創(chuàng)建 1915 年 11 月 25 日

 文殊院民 2019-11-25

1905 年狹義相對論創(chuàng)建成功，這一理論很優(yōu)美，但也暴露了一些不足：它不能把牛頓的引力定律囊括進(jìn)來，而且只限于描述物體的勻速運(yùn)動，而不適合于加速運(yùn)動。直到 1907 年，愛因斯坦突然找到了一個突破口，其線索是從一個“封閉電梯”的假想實(shí)驗(yàn)中獲得的。
電梯的假想實(shí)驗(yàn)說明了一個極為關(guān)鍵的事，愛因斯坦由此得出了一個重要的原理：“加速運(yùn)動與引力場在物理現(xiàn)象上是彼此等效的”，這就是著名的愛因斯坦“廣義等效性原理”。
像狹義相對論一樣，廣義相對論的另一個基礎(chǔ)也是“光速不變原理”，它的含義是：“無論你是靜止的還是運(yùn)動著的，無論你是做勻速還是加速運(yùn)動，或者說，無論你所處地方的引力場是強(qiáng)還是弱，對你來說，光在真空中的速度永遠(yuǎn)不變?！睆V義等效原理與光速不變原理，成為愛因斯坦廣義相對論理論大廈的兩塊基石。
此時，在愛因斯坦的頭腦里，漸漸浮現(xiàn)出來一個引力場方程的模式。他整整花了 5 年多的時間，構(gòu)建起了他的廣義相對論的大廈——引力場方程。
1915 年 11 月，愛因斯坦在普魯士科學(xué)院一連做了 4 次系列演講介紹他的新引力論。1915 年 11 月 25 日，最后一次演講這天，愛因斯坦當(dāng)眾宣布了他的引力場方程，并提出利用光線在太陽引力場的作用下所發(fā)生的時空彎曲效應(yīng)，可以對這個方程進(jìn)行驗(yàn)證。他還公布了他借助引力場方程，對太陽光線引力彎曲的估算結(jié)果。
以引力場方程為核心的廣義相對論，是一個絕世的佳作。廣義相對論的創(chuàng)建是人類關(guān)于自然界思考的一個壯舉，它是哲學(xué)理性的洞察力，是物理的直覺與精湛的數(shù)學(xué)技藝神奇結(jié)合的產(chǎn)物。

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