了不起的物理

46 愛因斯坦:引力並不存在

字體:16+-

愛因斯坦曾表示,沒有他,估計很多人都能做出狹義相對論。但沒有他,廣義相對論的誕生也許要晚很多年。廣義相對論的發明幾乎可以說是無中生有,是靠愛因斯坦的天才創造。

簡單來說,廣義相對論的核心叫“等效原理”,說的是加速度和引力是一回事。不妨想象一下,你在太空中飄浮著,處於完全失重狀態,其實跟你在地球引力場中做自由落體的狀態是一模一樣的。再換一個情況,你站在地麵上感受到自己的體重,和你在太空裏坐在一艘正以地球重力加速度大小加速的宇宙飛船中,感受也是完全一樣的。也就是你完全無法區分,你到底是在一個加速運動的宇宙飛船裏,還是處在一個引力場裏麵。

等效原理說的是,在加速的參考係裏發生的事情,和在引力場裏發生的事情是一模一樣的,你做任何物理實驗都無法區分你具體處在哪個環境,這是廣義相對論的基本原理。有了這個原理,就能推導出廣義相對論。比如,你在一台正在加速上升的電梯裏麵,旁邊照射進來一束光,由於你在加速向上運動,在你看來光會向下彎曲,走一條拋物線。根據等效原理,加速上升的電梯,等效於你置身引力場中,如果是在一個引力場中,光線也會彎曲走曲線。但關鍵是,光並沒有覺得自己在走曲線。這裏的解釋是時空被引力場彎曲了,所以廣義相對論的核心結論是,引力不是一個力,它不過是時空的扭曲而已。

再來看一個例子:宇航員在太空的空間站,雖然他的運動是繞著地球做圓周運動,但他自己卻是處於失重狀態,他的感受是自己沒有受到外力的作用。但他的運動路徑確實是個圓,是一條曲線。這就隻能解釋為時空被扭曲了,你以為自己在走直線,但你隻是在走一條被引力場彎曲了的直線。