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第7章 科学无界造福人类

1905年,爱因斯坦完成了他的狭义相对论后,就一直在继续关注和研究着更广意义上的相对论。

狭义相对论只是适用于匀速直线运动的参照体,即火车上的旅客,等速前进的汽车等,所做的都是匀速的直线运动。可是,在非匀速直线运动的时候,又将是什么样子呢?

既然这种现象是存在的,人类就应该去弄懂它。既然选择了这项研究,爱因斯坦就不会放弃的。对于非匀速直线运动及引力的奥秘,他一直是深信不疑的。

牛顿的万有引力定律说明,一切物体之间存在着引力,这个引力的作用是瞬间的,可以在瞬间传递到无限的地方去。这一结论一直使物理学家们难以理解。爱因斯坦的广义相对论也把引力问题作为核心内容。

人们大概还没有忘记,爱因斯坦同居里夫人两家人一起登上阿尔卑斯山峰时,爱因斯坦曾经用电梯做了一个设想,使得孩子们都以为他是在开玩笑。

其实,爱因斯坦也正是把电梯想象成了一种实验的工具。设想一下:一部电梯失去了控制,难道不会飘浮宇宙空间吗?一个苹果,人松了手,它又会如何呢?现在,一个力牵引着电梯开始向上做加速运动,这时,如果电梯内飘浮着一只苹果,它又会如何呢?

回答是肯定的,苹果没有受到力的作用,仍会停留在原地,随着电梯的上升,苹果会落在电梯的地面上。可是此时对于电梯里的人来说,他会认为苹果是落到地面上,而不是电梯的地面追上了苹果的高度的。

爱因斯坦由此得出了结论:加速运动和引力作用的效果是一样的。

在这个等效原理的基础上,爱因斯坦又做了进一步深入研究,从而得出了更多的结论:处于磁力场中的光线是弯曲的。既然光线是弯曲的,那么三维空间呢?爱因斯坦的思维跃到了更深、更广的层面。

只是要想找到三维空间里弯曲的曲线存在,爱因斯坦深知自己的数学知识是远远不够的。他想到了老朋友格罗斯曼——一位很有名气的数学家,恐怕只有借助于老友的帮忙自己的设想才会在现实中被找出来。两个好朋友,把物理和数学两方面的知识结合一起,终于又有了新的发现。

引力实际上是不存在的,两个物体之间被人们称为引力的作用,其实只是物理作用使物体的周围空间发生了弯曲,从而对另一个运动的物体产生了作用,这就是爱因斯坦的广义相对论的总体内容。

为了能够说服人,爱因斯坦特意举了一个例子,以证明引力的存在只是人们的一种误解。假设一只球在桌面上滚动着,如果在它的运动前方有一个凹下去的小坑,球就会转向小坑,运动路线发生改变。可是,这是我们站在桌子旁观察到的这一细节。倘若人们这时是在桌子的正上方来观察这一现象,也许是无法看到桌子上的小坑的,可是忽然发现球的运动路线发生了改变,人们自然就会想到是什么力改变了球的路线,然而,实际上却是没有这个力的。

1915年,爱因斯坦还运用自己的广义相对论,成功地解释了水星运动近日点的运动问题,这是大科学家牛顿一直没能解释清楚的一个大问题。

战争的烟火,没有使爱因斯坦停止他科学研究的脚步,8年的刻苦努力,终于锤炼成了广义相对论。

广义相对论的出现,使得人们对于引力,又有了新的认识。它不仅带来了科学史上伟大的革命,甚至在人类的思想史上也是最伟大的成就,因为它揭示了时空是物质及运动的存在形式的新观念,彻底地改变了人们的自然世界观。

广义相对论问世后,爱因斯坦的科学的研究脚步并没有停止。

根据自己的广义相对论,爱因斯坦又一次想起了童年时代的一个梦想:在茫茫的宇宙里,究竟是一个什么样子呢?于是,根据广义相对论,爱因斯坦又开始了对宇宙世界的研究。

不久,他提出了一个有限无边的静态宇宙模型的观点。静态,即宇宙间的物质分布都是均匀的,无论从哪里看宇宙,都是相同的。有限无边排除了天国之类的东西,却又是圆浑浑的一片,没有边界。

后来的事实证明,爱因斯坦的这一结论是错误的,可是他的研究态度和方法却是正确的。正是在他的宇宙观点提出后,后世的学者们纷纷建立了许多不同的宇宙学体系,从而产生了一门新的学科——现代宇宙学。

因此,时至今日,我们不得不承认,人类的宇宙学研究是从爱因斯坦那里开始起步的。

1918年,德国投降,标志着一战的结束。回首战争岁月,爱因斯坦一面为和平而奔走,一面将全部精力投入科学研究中。他觉得没有虚度光阴,他成功了。他的心情已经能够平静下来了。

广义相对论的提出,使他更加为世人所瞩目了。早在1905年,爱因斯坦发表他的狭义相对论时,他就向那些不相信自己的人宣布:“只要有日蚀,就会发现星体是转动的。”

科学界许多人对爱因斯坦的理论都持有一定的怀疑,特别是由于两国正处于交战时期,许多科学家对于爱因斯坦的理论都没有多大的兴趣。

但是,爱丁顿教授也是一位积极的反战主义者,作为自然科学家,他却相信爱因斯坦的理论。在他的热情倡导下,皇家天文学会决定组织观测筹备委员会,等待下次日蚀出现时,派遣远征队前去观测。

1918年,战争停止了,英国皇家学会正式成立了日蚀观测远征队,准备派出两支队伍,分别去非洲西部和南美洲的索布腊尔进行观测,这一次,爱丁顿教授决定亲自担任赴非洲的普林西比岛的远征队的队长,亲自进行验证。1919年春天,经过多方面的准备工作后,英国的天文远征队双双启航了。许多人断言,爱丁顿是个疯子,竟然轻易去相信一个外国人的话,他一定不会成功的。爱丁顿教授对此只是付之一笑,无论爱因斯坦的理论是否成功,观测后至少能够弄明白,牛顿和爱因斯坦两个大科学家,谁的理论能够站得住脚呢?无论如何都应该去尝试下一才好的,爱丁顿教授下定了决心。

1919年的4月23日,爱丁顿率领的远征队顺利到达了普林西比岛,由于距离日蚀的观测日期5月29日已经没有几天了。爱丁顿教授立即组织队员们投入了紧张的工作中。

可是天并不遂人愿,到了这一天,一大早天空就阴云密布,不但没有晴天的样子,不一会儿还下起了倾盆大雨。

爱丁顿教授此刻在帐篷中再也坐不住了,难道老天也会这么残酷吗?自己顶住了各方面的反对意见,终于争取到了政府对于自己观测的赞同,随后又急忙来到这里,二十几天的紧张准备,就是为了这一天,可是……

无论如何,拍摄计划应该照常进行,爱丁顿教授命令助手们把镜头对准了夜空,一张、两张……在拍了十几张片子后,爱丁顿教授似乎看见在淡淡的云彩后面,露出了几颗亮晶晶的星星。

“快拍,千万别放过这个机会啊!”

拍摄完毕后,爱丁顿教授的心情再也无法安定下来了,他决定连夜冲出底片,看一下能否拍到了自己需要的东西。一张,照片上只是一个白色的球;二张,一片模糊的黑团;最后一张出来了,灰色的天幕上,紧挨着太阳有了几个清晰的黑点。

爱丁顿教授是一个非常谨慎的人,他小心地收起了这张珍贵的照片,没有大肆张扬,此刻,拍摄任务已经结束,他只是希望立刻返回伦敦,会同另一支队伍拍到的照片,那时恐怕才能得出一个肯定的结果。

幸好,在那个特殊的日子里,远征索布腊尔的另一支远征队遇到了一个晴天,顺利地拍摄了一组清晰的照片。

爱丁顿教授坐下来,认真地观察了那组照片:太阳的周围分布着十几颗星星,十分明显地可以看出星星明显向外偏转了一个角度。毫无疑问,爱因斯坦的理论是完全正确的,但只有爱丁顿教授确信。

1919年11月6日下午,英国皇家学会和皇家天文学会在伦敦举行了联合会议,听了远征队归来后的观测报告,英国科学界举足轻重的人物都出席了这次会议,人们怀着激动的心情,期待着一个盼望了很久的结果。

皇家学会会长——电子的发现者汤姆逊教授站起来向大会致词。在他的身后,是一张巨幅的牛顿画像,汤姆逊庄严的声音响了起来:

“今天,我要把一个令人振奋的消息在这里告诉大家,爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就。”

“相对论对于引力的解释是正确的,我们的实际观测已经证实了这一点。我们一定要把它告诉世人,我想,这也是我们的先驱牛顿教授所期盼的。”

英国科学界这一振奋人心的消息很快就传到了德国,爱因斯坦听说后,心情也十分地激动。

1919年11月7日开始,爱因斯坦成了欧洲各大报纸上的焦点人物,尽管当时没有几个人真正懂得广义相对论的内涵,只是媒体的力量,使他成为一个尽人皆知的热点人物。

科学是永远没有国界的,它造福的永远是全世界的每一个角落。

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