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第一張黑洞照片再一次證明,愛因斯坦就是超越時代的存在

 高天明月圖書館 2019-04-19

沒有人否認(rèn)愛因斯坦是個天才,但事實證明,他是天才中的天才。

物理學(xué)研究的一個優(yōu)點就是當(dāng)觀察與理論不符時,大多數(shù)時候我們首先覺得肯定是觀察的錯。然后我們試圖重復(fù)實驗,如果實驗不為所動地重復(fù)給出錯誤答案,我們就會查查看,有沒有某個不知名的人,曾經(jīng)碰巧利用另一種理論預(yù)見過這種結(jié)果。如果答案還是否定的,基本上我們可以認(rèn)為對于自然界的這種行為我們目前沒有任何解釋。最保險的辦法就是嘗試一切可能。顯然,這個“一切可能”包含最瘋狂的想法,這些理論完全可以與最佳“科幻小說”媲美。

通常情況下,那些想法完全錯誤。但沒有關(guān)系,重要的是探索,并看看結(jié)果如何。至今為止,這種方法的效果相當(dāng)不錯。

牛頓的公式自提出后已經(jīng)使用了兩百多年,沒有任何問題,公平地說,“不聽話的水星”對大多數(shù)人的生活沒有什么影響。但是,有一個科學(xué)家提出了一個完全瘋狂的想法來解釋引力。

想象一下在太空里,有一個太陽,和一個繞著它旋轉(zhuǎn)的水星,不用管其他任何東西。整個宇宙里就這兩樣?xùn)|西。一個小小的石頭行星繞著巨大的發(fā)著光的太陽轉(zhuǎn)動,其余就只剩下虛空。

現(xiàn)在,拿走水星。再拿走太陽。

(提醒一下:現(xiàn)在宇宙里什么都沒有了。)

如果引力來自“什么也沒有”,也就是說,來自宇宙的基本構(gòu)造(不管所指何物),會是什么情況?

如果的確如此的話會有什么后果,讓我們先把太陽放回去想想。如果我們可以先假設(shè)宇宙的構(gòu)造是可塑的,那么太陽對它最簡單的影響就是讓它彎曲。這是怎么樣的情景?讓我們想象一個很重的球被放在一張被拉緊了的橡皮膜上。橡皮膜會在球的周圍向下彎曲。如果你在橡皮膜上涂上肥皂,任何在橡皮膜上行走的東西——比如說,一只螞蟻——如果走到彎曲的部分,就會滑向那只球,向下滑。對于那只螞蟻來說,這種效果就如同引力。

顯然,如果恒星與行星都在一張涂滿肥皂的橡皮膜上,我估計我們早就注意到了。因此,宇宙的構(gòu)造不可能真是一張水平實在的橡皮膜。但是,它或許是一個3D,甚至4D不可見的膜呢?先不管這充滿空間的巨大的膜是用什么做的,為什么不能想象它會在其包含的物體周圍彎曲呢?當(dāng)然,不只是在一個平面上,而是在所有方向,就像一只浸在海洋里的球令周圍的水彎曲。

仔細(xì)考慮一下這種想法,引力就僅僅是這種彎曲的結(jié)果,當(dāng)一個人跌落時,并不是有一個往下拉的力讓他跌落,而是他沿著宇宙構(gòu)造中一個不可見的斜坡滑行而已(直到他撞到地上或其他類似地方阻止了他進(jìn)一步跌落)。

一個瘋狂的想法,是的,但是,無論如何,試試又有什么關(guān)系?在這樣的宇宙里物體是如何運動的呢?

對除了水星之外的所有行星,使用這種“彎曲”理論進(jìn)行幾何計算的結(jié)果與牛頓公式給出的完全相同。這讓人既興奮又放心。那水星怎么樣?

那個想出這種瘋狂的“彎曲”理論的人發(fā)現(xiàn),在他的宇宙中,水星那被壓扁的圓環(huán)軌道會繞著太陽轉(zhuǎn)動。多快呢?大概是一秒鐘角度的五百分之一,每一百年。不可思議。牛頓死后一百五十多年里,沒有人能夠解決的問題,他解決了。他是對的。突然之間,引力不再神秘了。引力原來是宇宙的構(gòu)造被它所含的物體彎曲所引起的。牛頓沒有看到這些。在此之前,沒有人看出來,直到今天,我們依然在試圖了解這種看法帶來的各種后果。

大家肯定都知道,這個人就是大名鼎鼎的阿爾伯特·愛因斯坦,他提出的那個將物質(zhì)與宇宙的局部幾何聯(lián)系起來并用以解釋引力本質(zhì)的理論,被稱為廣義相對論。

此理論首次發(fā)表于一九一五年,一百年以前??茖W(xué)家們花了一些時間才意識到愛因斯坦捎帶著改變了我們對所有事物的看法。與在他之前的人們所相信的相反,他發(fā)現(xiàn)了我們的宇宙不僅可能有形狀,而且這個形狀還是動態(tài)的,也就是說會隨著時間而變化。當(dāng)恒星、行星以及其他一切東西運動時,它們在我們宇宙構(gòu)造中造成的彎曲也隨之改變。適用于這些物體周圍的規(guī)律同樣適用于整個宇宙。換句話說,雖然愛因斯坦自己并不相信,但他發(fā)現(xiàn)了我們的宇宙會隨時間而變化,它有未來。如果某個東西有未來,它就應(yīng)該有過去,有歷史,甚至有開端。

愛因斯坦之前,根據(jù)牛頓看來,我們的宇宙一直“如此”。現(xiàn)在我們知道它并非如此,至少不是如我們所經(jīng)歷的方式。我們已經(jīng)知道這個事實一百年了。所以,就從知識上來說,我們所生活其中的宇宙,我們的宇宙,才一百歲。

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