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专题:智胜爱因斯坦

在对广义相对论进行了一个世纪的检验后,物理学家们仍在努力实现那位提出该理论的天才未能实现的目标。

作者:Bill Andrews
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Peter Bassett/Science Source

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对抗引力

未来几年,细致的实验将检验一个由一位用笔和纸的人在一个多世纪前提出的理论。

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William Horace Smith/Corbis

超越爱因斯坦

物理学家们正在将爱因斯坦的理论推向极限,希望能将引力与物理学的其他部分联系起来。

由美国国家卫生与医学博物馆奥蒂斯历史档案馆提供

美国国家卫生与医学博物馆奥蒂斯历史档案馆

在细节中

几十年来,人们一直在探究爱因斯坦大脑中关于他天才的线索。有人认为现在是时候停止了。

100年前,阿尔伯特·爱因斯坦以一己之力改变了宇宙。几个世纪以来,艾萨克·牛顿的简单方程支配着宇宙——至少是物理学家们对宇宙的认知。任何有质量的物体都会对任何其他有质量的物体施加一种吸引力;质量越大,物体之间的距离越近,吸引力就越强。简单明了。但在1915年,爱因斯坦提出事情要复杂一些。

就连爱因斯坦也花了将近十年的时间才制定出他最重要的著作——他自己版本的引力理论:广义相对论——背后的复杂数学关系。事实证明,引力并非仅仅是宇宙的扭曲。一个有质量的物体实际上会弯曲它周围宇宙的三维结构,从而使附近任何较小的物体随之漂移。这导致了我们熟悉的现象,如行星、月亮和恒星的轨道运行,以及一些更奇特的效应,如宇宙涟漪和黑洞。

而且,令人惊讶的是,事实证明爱因斯坦是正确的。但是,正如我们在接下来的几页中所见,即使经过一个世纪的证实,物理学家们不断增长的技术装备也意味着他们仍然渴望挑剔和审视这个理论,并急切地想知道它是否站得住脚。他们这样做部分原因仅仅是为了可能智胜历史上最顶尖的科学头脑之一,但主要是出于和爱因斯坦最初提出该理论一样的、永不满足的科学好奇心。

在他余下的人生中,爱因斯坦试图将宇宙中所有已知的力(包括他的引力版本)结合成一套简单的规则,但答案却一直未能找到。在他去世约60年后,科学家们仍然希望统一这些力。检验相对论或许能为这项探索提供关键线索。如果他们发现大自然在何处(如果存在的话)开始与广义相对论不符,物理学家们或许就能做到爱因斯坦生前未能做到的事情。

无论是什么激发了爱因斯坦对宇宙的洞察——无论是非凡的大脑还是他看待世界的方式——他的作品至少完整地持续了100年。也许它将永远如此。但也许,在接下来的100年里,会有人再次改变宇宙。

目录

检验相对论

爱因斯坦的里程碑式理论经受住(空间-)时间考验的六个例子。

另外,请在此处查看交互式时间线、竞赛等内容这里

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