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愛因斯坦被證實的十大預言

圖文 更新时间:2024-08-08 14:50:41

愛因斯坦被證實的十大預言(愛因斯坦的預言又對了)1

昨晚,人類拍下的第1張黑洞照片公布後,一句驚呼響徹全網:愛因斯坦又對了!

102年前,愛因斯坦的廣義相對論率先對黑洞作出預言,從此成為許多科幻電影的靈感源泉。科學家陸續通過一些間接證據證實了黑洞的存在,但人類始終沒有真正“看到”過黑洞。不過,200多名科研人員曆時10餘年、從四大洲8個觀測點“捕獲”的視覺證據,最終還是證明了這一理論。

不過,本文無意再歌頌愛因斯坦對人類社會作出的偉大貢獻。相反,即使是再才華橫溢的人,也不時會犯錯誤,正是這些錯誤的存在,才顯示出科學成就的取得有多麼不易。接下來,本文将盤點愛因斯坦科學生涯最重要的5個判斷錯誤:

1、愛因斯坦自稱“最大的錯誤”

愛因斯坦生平成就顯著,但作為人類,他出錯也不少。據他自己說,他最大的錯誤是關于宇宙常數的。

1916年,在他發表的幾個描述引力如何在廣義相對論中起作用的方程式中,他加入了宇宙常數的概念,而這其實是出于他對靜态宇宙的哲學信念。宇宙常數抵消了宇宙中引力收縮的趨勢,從而得到靜态宇宙的解。

然而,沒過多久,天文學家發現了宇宙并非靜止而是在膨脹的證據,愛因斯坦也因此放棄了宇宙常數,将其從方程中去掉。有傳言稱,愛因斯坦将這當成他“一生中最大的錯誤”。

不過,在1998年愛因斯坦去世之後,天文學家發現宇宙不僅在膨脹,而且膨脹随着時間推移逐漸加速。為了解釋這一現象,科學家又将宇宙常數重新引入了廣義相對論方程。

2、E=mc^2的證明問題

1905年是愛因斯坦奇迹般的一年,在這一年他發表了許多著名的論文,其中一篇就是證明E=mc^2。

當時有許多科學家在緻于研究“靜能”和大質量物體間的關聯,但總是不能成功。許多人都得到質能方程E=Nmc^2,但在這裡N=?這個問題上,衆人意見不一,直到愛因斯坦出現。然而,當時愛因斯坦得到的這個方程隻适用于處于完全靜止狀态的粒子。雖然這位科學偉人發表的狹義相對論認為物理規律和觀察者的參考系無關,他本人的質能方程卻不适用于運動中的粒子。

他後來試圖糾正這個問題——一生中不少于7次——但每一次都被證明是有缺陷的。

換而言之,他的這個方程式是與參考系有關的。直到6年後,馮·勞伊(Max von Laue)等人才找到了其中的關鍵問題:人們必須擺脫動能的概念,傳統動能——KE=1/2 mv^2——隻能在非相對論極限下出現的地方。

3、敵視量子力學

1905年,愛因斯坦關于光電效應的論文幫他拿下了諾貝爾獎,同時,這項開創性工作最終催生了一個全新的研究領域——量子力學。

盡管如此,愛因斯坦卻越來越看不起這個“暴發戶”一般的力學體系。對他來說,這個體系過于神秘,是純粹的理論研究,很難在現實中得到證實。

他特别反對量子力學明顯的終極結論,即宇宙是不确定和混沌的。他也反對著名的薛定谔貓悖論背後的思想。

4、堅持統一場論

盡管愛因斯坦用光電效應理論為量子力學打下基礎,但他從未擺脫經典物理學的思維定式,因此,他在晚年花了大部分時間試圖在經典框架下統一引力方程和電磁學方程,建立所謂的統一場論。

在努力研究統一場時,愛因斯坦被德國數學家克魯紮(Theodor Kaluza)在1921年提出,随後經瑞典物理學家克萊因(Oskar Klein)改進的一個假設所吸引。他們指出,如果宇宙有5個維度——3個我們熟悉的空間維、1個時間維和1個蜷曲而不可見的第5維——則有可能構建一個對電磁力和引力的統一描述。對于愛因斯坦而言,這個理論迷人的一面是,它是純經典的。

最終,他建立統一場論的努力一無所獲。但是,他可能為現代弦論中的高維數學提供了靈感。

5、對引力波猶疑不定

愛因斯坦在1916年完成廣義相對論後不久,就預言了引力波的存在。他證明了物質會令空間彎曲,那麼運動物質應該可以造成空間的振蕩擾動。不過,他随後開始懷疑這樣的擾動在物理上是不是真實存在。

他在1936年提交給《物理評論》的論文中宣布,自己的想法有所改變。不過,這篇題為《引力波是否存在?》的文章由于未能通過同行審核,沒能在雜志上發表。事後證明,審稿的美國著名宇宙學家羅伯遜(Howard Percy Robertson)在審稿意見中正确地解釋了愛因斯坦思考中的關鍵錯誤。

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