狭义相对论刚发表，就遭到科学家冷眼！112年后，依旧难以理解

来源：科学认识论

2017-10-05

编者按：2017年10月3日，诺贝尔物理学奖花落爱因斯坦在一百多年前提出的引力波，在112年后，科学家们用实验证实了天才爱因斯坦的这个理念，然而，在112年后，人们对爱因斯坦的相对论理念，依旧难以理解。

我们的故事从爱因斯坦毕业之后谈起。像许多应届毕业生一样，爱因斯坦也面临求职难的问题。还好爱因斯坦走了关系，一个朋友介绍他到瑞士专利局工作。爱因斯坦很快接受了这个工作，并从基层做起了专利局的小职员，每天面对成百上千的专利申请。工作性质也决定了爱因斯坦有更多的时间来思考自己喜爱的宇宙问题。

1905年，爱因斯坦依旧是个小职员，但是他在这一年里却先后发表了划时代的五篇论文。其中一篇论文回答了人类长期以来迷惑的问题——“光是什么？”，爱因斯坦在这篇论文里论述的就是我们常说的光电效应，论文首次提出了光量子概念，也就是光子。另一篇是关于原子的论述。还有一篇就是我们最熟知的质能方程，其方程E=mc²，这个简单而干练的方程却揭示出了宇宙最惊人的一个秘密，一个质量很小的物体也可以包含着巨大的能量，这也为原子弹的研制提供了理论依据。但这些都不是最重要的，在这些论文中，也诞生了狭义相对论，所以这一年也被后人称之为“爱因斯坦奇迹年”。

爱因斯坦的这个质能方程为E=mc²=1千克×（3×10⁸米每秒）²=9×10¹⁶焦耳的能量，当时世界上很多伟大的科学家都不相信，也不承认，并对爱因斯坦提出了批评和攻击，直到利用这个理论发明了原子弹，人们才认为爱因斯坦的理论是对的。

爱因斯坦小时候这样思考过，当他看着伦敦的大本钟运动时，表针会变化吗？当他以光速远离大本钟时，光线是不是就追不上他了，那么这时候再回头看表钟的指针，是不是就停留在某一时刻了？这也激发了爱因斯坦对时间本质的思考。1905年，爱因斯坦终于发表了狭义相对论，其指出时间和空间是密切相关的，物体的运动速度越快，其时间就变得越慢。这就是爱因斯坦的时空观，但当爱因斯坦把自己的论文投稿给各个科学期刊时，却受到了科学家们的冷漠。没有人说他错，也没有敢承认他是对的。爱因斯坦当时还不属于科学家群体，在科学家人士看来这不过是一个局外人的自我猜想，其结果却想颠覆几百年来牛顿的绝对地位，这简直太疯狂了！

很幸运，几个月后，这篇论述狭义相对论思想的论文落入到普朗克的手里，并受到了极高的肯定，普朗克认为这个无名小卒不简单啊，以后肯定大有作为！普朗克是量子力学早期创始人，其在德国有着极高的声誉，在普朗克的影响下。爱因斯坦的论文很快受到了重视（若没有普朗克的力荐，爱因斯坦可能会埋没更久）！

但是当时的科学界也没有几个人能看懂狭义相对论，大部分科学家对其正确性保持着观望态度！两年后，爱因斯坦检查自己的狭义相对论时，发现了致命的缺陷，那就是狭义相对论只适用匀速运动的世界。而真实的世界全都是加速的，比如人走路，从静止抬脚走起来的过程是加速的，物体由静止到运动必然蕴藏着加速过程，世界上可能就不存在匀速运动，匀速运动只是理想模型而已。而一切加速运动必然伴随着力的作用，比如人能站在地球上是受到地心引力的作用。爱因斯坦此时很纠结，他在自问该怎么办？狭义相对论不适应加速运动的世界，也不能解释引力的本质！

爱因斯坦想啊想，于是又开动了他那无与伦比的大脑。他假设了一个理想实验：如果一个人跳楼了，他会加速下落，然后摔死，很明显这是地球重力的作用。但倘若这个人在跳楼的时候被装到了一个铁盒子里，看不到外面，就相当乘坐电梯时，剪断了上面的绳索，人在电梯里面下落还能感受到重力吗？这时候就好像重力被关闭了，爱因斯坦恍然大悟：我的天呀，其实重力并不存在，存在的只是空间弯曲了，跳楼者受到重力向下落只是弯曲的空间压着他向下运动，他只能朝着地球弯曲的空间运动，越接近地面的空间，其弯曲程度越大！

这时候，爱因斯坦已经完全颠覆了自己的偶像——牛顿。狭义相对论先否定了牛顿的绝对时空观，广义相对论又解释了万有引力的本质。而牛顿当年并没有解释自然界为什么会存在万有引力。在牛顿眼里，这是上帝创造的，你不应该质疑。而爱因斯坦却说：并不是这样的，引力其实并不存在，只是有质量的物体弯曲了周围的空间。太阳弯曲了周围的空间，地球只能在空间里运动，而空间本身就是弯曲的，那么地球就显得围绕太阳旋转！

于是，爱因斯坦就这样写出了广义相对论。

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