"探索"杂志:有关相对论--你不知道的20件事情(图) 网易探索

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"探索"杂志:有关相对论--你不知道的20件事情(图) 网易探索 据美国《探索》杂志报道，自相对论诞生之日起，它所带来的时空观革命就极大地拓展了人类对宇宙的理解。从相对论中，人们发现了时间旅行的奥秘、原子裂变的巨大能量、宇宙的起源和终结、黑洞和暗能量等奇妙现象。 　　几乎宇宙所有的奥秘都隐藏在相对论那几行简单的公式中。尽管我们对相对论都有所耳闻，但有关相对论的一些常识问题，或许你就不知道。以下是有关相对论不为人知的20件事情： 　　1、谁发明了相对论？一般人可能都认为是爱因斯坦，但错了，其实是伽利略在1639年偶然发现此主意的，当时他展示一个落下的物体在一艘行进的船上和一座静止的建筑物上落下的情况是一样的。 　　2、爱因斯坦不叫它为“相对论”。这个词从来没有出现在他1905年写的原始论文――《论运动物体的电动力学》中。而且他讨厌这个术语，情愿使用“不变性理论”。因为物理学定律对所有观察者都是一样的，没有什么相对的。 　　3、那么时空连续统一体是不是爱因斯坦提出的？不是，这也不是爱因斯坦提出的。时间作为第四尺度的想法来自爱因斯坦的一位教授赫尔曼·闵可夫斯基（Hermann Minkowski，1864年6月22日—1909年1月12日），德国数学家，犹太人，四维时空理论的创立者，曾经是著名物理学家爱因斯坦的老师。1907年，闵可夫斯基认识到可以将过去被认为是独立的时间和空间结合到一个四维的时空结构中，即闵可夫斯基时空。闵可夫斯基时空为广义相对论的建立提供了框架。闵可夫斯基曾经叫爱因斯坦是个“懒鬼”。 闵可夫斯基的时空连续统一体 　　4、然而，爱因斯坦重新用公式表示了伽利略的相对论，以应对在近光速下发生的一些奇异事情。在此情况下，时间会变慢，空间会被压缩。他的这一作法很有价值。 　　5、奥地利物理学家弗里德里奇·哈色罗尔（Friedrich Hasenöhrl）在爱因斯坦发表基本方程式E = mc2之前1年就公开发表了这一方程式。在质能方程式E＝mc2中，E表示能量，m代表质量，而c则表示光速。相对论的一个重要结果是质量与能量的关系。质量和能量可互换即是建立在狭义相对论基础上，1915年爱因斯坦提出了广义相对论。 　　6、从来没有听说过弗里德里奇·哈色罗尔吧？那是因为他未能和此相对论方程式联系在一起，太不幸了！ 　　7、爱因斯坦在瑞士专利局的全职工作意味着他在没有人视察时，他可以推敲几小时的相对论。当视察员走过时，他会将他的笔记塞进他的书桌里。 　　8、虽然爱因斯坦是一位禁酒主义者，但当他最终完成他的相对论时，他和他妻子米列娃双双给自己喝醉了，以这种古老方式和时空连续统一体一同用膳。 　　9、爱情是相对的。“我需要我的妻子，她为我解决了所有数学问题，”爱因斯坦1904年在完成他的相对论时写道。到1914年，爱因斯坦要求她断绝和他的所有个人关系，直到绝对不需要社交理由保持他们之间的联系为止。 　　10、规则也是相对的。据爱因斯坦认为，任何东西都不能比光还走得快，但空间本身就没有这样的速度限制。在宇宙大爆炸之后，失控的宇宙膨胀显然马上就将光线落在了身后。 　　11、噢，应该是有2个相对论。我们一直谈论的是狭义相对论，适合于以不变速度运行的物体。广义相对论涵盖加速的物体，解释重力是如何工作的，是在狭义相对论提出之后10年才出炉的，被认为是爱因斯坦真正独到的见解。广义相对论是爱因斯坦以几何语言建立而成的引力理论，统合了狭义相对论和牛顿的万有引力定律，将引力改描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空，以取代传统对于引力是一种力的看法。因此，狭义相对论和万有引力定律，都只是广义相对论在特殊情况之下的特例。狭义相对论是在没有重力时的情况；而万有引力定律则是在距离近、引力小和速度慢时的情况。 　　12、快乐地和你一起做事：当爱因斯坦被广义相对论中的数学问题难倒时，他靠他的老同学和好朋友马赛尔·格罗斯曼（Marcel Grossmann,1878-1936）克服了困难。1912年，爱因斯坦在格罗斯曼的帮助下，寻求表现自己思想的数学工具。1913他们共同署名发表了《广义相对论纲要和引力论》。 　　13、尽管已经发表了，但广义相对论的早期版本有重大错误――算错了光束会因重力而产生弯曲的程度。 　　14、幸运的是，在1914年日食时检测此理论的计划被第一次世界大战给中断了。如果当时做了这一实验，此错误就会暴露出来，爱因斯坦将会被证明是错误的。 　　15、此日食实验最终还是在1919年进行了。1919年，著名的英国物理学家亚瑟·埃丁顿他带领一个观测队到西非的普林西比岛观测日全食，第一次证实了爱因斯坦的广义相对论所预言的光线的引力弯曲现象。他的这一宣布让爱因斯坦一举成名，其肖像纷纷印在了咖啡杯、T恤和帽子等各种日常用品上，像明星一样为大家所喜爱。 爱因斯坦肖像画 　　16、回想起来，这似乎是埃丁顿胡乱捏造的结果，抛出一些照片以显示此“错误的”结果。 　　17、没有人主意到这一点不足为奇：在爱因斯坦于1955年去世时，科学家还几乎没有任何广义相对论的证据能用得上。 　　18、不过，20世纪60年代却发生了戏剧性的变化，当时天文学家开始发现最外的天体――中子星和黑洞，将严重的凹痕放在时空形状上。 　　19、现今的广义相对论如此容易理解，以至于通过引力弯曲现象，它被用来给星系测重量，并查找遥远行星的位置。 　　20、如果你还不了解爱因斯坦的理论，不妨尝试一下这一解释：“将你的手放在热炉子上放1分钟，你的感觉就像是一年。和一位漂亮姑娘在一起坐上1小时，你的感觉好像只有1分钟。这就是相对论。”