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物理學(xué)終極理論的希望之所(科普知識)7

 鐘家臺 2019-05-10

這關(guān)乎了他的下一個巨大成就:廣義相對論

2、廣義相對論,空間是彎曲的?力學(xué)=幾何學(xué)

愛因斯坦由一個簡單問題開始:“如果一個人處于自由落體狀態(tài),他就不會感覺到自己的體重?”愛因斯坦透過這個簡單問題掌握了重力基本特性:在加速度架構(gòu)下的自然律和重力場的定律是一樣的。這就是所謂等效原理(equivalence principle)。

透過等效原理,愛因斯坦重新思考關(guān)于光速的問題:光速會受重力影響,重力場會扭曲光線的行進(jìn)路線。

但是,根據(jù)費(fèi)瑪最短時間原理,光線會采取兩點(diǎn)之間最短時間路徑,愛因斯坦再次得出一個令人震懾的結(jié)論:如果我們可以觀測到光線以曲線前進(jìn),那就意味著空間本身是彎曲的!(光以曲線前進(jìn)這一預(yù)測,已經(jīng)被后人的無數(shù)次實(shí)驗(yàn)反復(fù)證明。)

愛因斯坦進(jìn)一步得出結(jié)論:質(zhì)能的存在造成周圍時空的彎曲。

數(shù)學(xué)家黎曼早在1854年就提出了作用力與空間彎曲的關(guān)系,并提出了重力場論。愛因斯坦利用黎曼的研究成果,用數(shù)學(xué)形式表達(dá)了他自己的物理學(xué)新發(fā)現(xiàn),這就是廣義相對論(general relativity)。

讓我們再來追尋一下廣義相對論的推導(dǎo)過程:

光線以曲線前進(jìn)+光線走兩點(diǎn)間最短時間路徑?空間是彎曲的?質(zhì)-能”造成“時-空”彎曲?力學(xué)=幾何學(xué)

愛因斯坦的偉大,止步于他的第三次嘗試!

在狹義和廣義相對論之后,他終其一生研究統(tǒng)一場論,尋找萬物之理。簡單說,就是試圖尋找一個公式,能夠同時描述光與引力??上?,他最終沒有成功。

愛因斯坦的“大統(tǒng)一理論”雖然恢宏,但并未收到廣泛關(guān)注和普遍認(rèn)同,領(lǐng)一時風(fēng)氣之先的是另一套全新的理論:量子力學(xué)quantum mechanics

量子力學(xué)的先驅(qū)們

整合了三種自然力

1925年,以玻爾、玻恩、薛定諤和海森堡為代表的一組科學(xué)家,已經(jīng)對原子運(yùn)動給出了幾近完整的數(shù)學(xué)描述,我們稱之為量子力學(xué)。

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