爱因斯坦在床单上解释万有引力的本质
在差不多100年前的1919年5月底,地点是在西非一座叫做普林西比岛的上面。下午3点多钟,天忽然暗了下来。并不是有云彩从天空中飞过,而是一个更加巨大的东西挡住了太阳。那就是月球。没错,这是日食。当时所有的人都抬起头来看着这个天文奇观,可是却有一个人站在一个架子面前摆弄着什么。这个人是亚瑟·爱丁顿,一位有名的科学家,当时他正忙着给照相机更换感光片。也就是说,他在给日食拍照。
爱丁顿是爱因斯坦相对论的拥护者,在相对论还没有被主流科学家所接受的时候,他就已经相信,并且主动传播相对论。有关他和相对论还有这样一个笑话。爱因斯坦发布广义相对论不久。就有记者采访爱丁顿说:“听说世界上只有3个人懂广义相对论,而且您就是其中一个。”爱丁顿沉思了很久都没有回答,记者还以为爱丁顿在谦虚,所以又补充问到:“您一定是懂广义相对论的,对吧?
”没想到他却回答说:“是的,其实我正在想那第三个人是谁。”
这一次爱丁顿长途跋涉,从英国到非洲来观测日食,就是为了证明爱因斯坦的广义相对论。因为爱因斯坦指出一个有关引力的特别现象,而这些现象还没有办法用牛顿的万有引力定律来解释。这次日食就是证明爱因斯坦最好的时机。
牛顿在解释万有引力到底是什么的时候,非常的偷懒。他说,这是物体所固有的,只要有一个物体有重量,那么它就有万有引力。在他总结出来的计算引力大小的公式中也可以看出来,两个物体相互吸引,只要它们的距离不变,其中任何一个物体的重量增加,吸引力都会增加。
光线没有重量。没有重量还会受到万有引力吸引吗?爱因斯坦说会的。爱丁顿观察日食,就是为了能够证明光线是会被太阳巨大的引力吸引而发生偏转。所以,这次观察的主角根本不是那个被挡住了光芒的太阳,而是太阳旁边的星星。
爱因斯坦为了给你解释清楚万有引力到底是如何产生的,他会在他床上放一个大铅球,然后还会告诉你,你看这就是太阳。这个铅球太阳很重,会把爱因斯坦的弹簧床压得凹陷下去。然后,他又会举起一颗蓝色的玻璃球,告诉你,这个就是我们的地球。紧接着就把我们的玻璃地球抛在了床上。这颗玻璃球就会开始绕着铅球转了起来。最后,玻璃球转几圈之后就会滚到铅球压下的大坑里面,和铅球碰撞一起。
爱因斯坦解答了牛顿解答不了的问题。万有引力只是我们的错觉,本质上是有重量的物体把宇宙空间给扭曲了。这样子的话,就可以很好的解释光线为什么也会被太阳所扭转。光线虽然没有重量,但是会经过空间,既然空间都被扭曲了,那它是无论如何都逃不过去了,肯定是会被吸引扭曲的。
这就是爱因斯坦认为的万有引力的本质了。按照他的理论,的确可以解释为什么光线没有重量还是可以被太阳吸引。可是对于我们,仍然有很多的奥秘还没有被揭开。为什么越是靠近黑洞,时间就会过的越慢?为什么重量会让空间扭曲?空间扭曲又会是什么样子的?真的和那个被压下去的床单一样吗?
要想解释清楚这些事情,那就需要讲一个很长很长的故事了。这一切的关键都在于一点,那就是光速。不过在讲光速的故事之前,我们还是要先来解释一下,相对论为什么会叫做相对论呢?你知道相对论还分为狭义相对论和广义相对论吗?这就是我们下一次的内容了。