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“相对论”获得诺贝奖?跨越百年的时空验证,爱因斯坦还是赢了 [复制链接]

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      爱因斯坦在1905年先后发表了6篇影响物理学进程的划时代论文。这一年,爱因斯坦一鸣惊人,举世闻名。在哪个牛人辈出的时代,爱因斯坦当时成为了最顶尖的科学家,后人也将1905年称为“爱因斯坦奇迹年”。
      

      
      这6篇论文中,有两篇论文即使在如今也依旧有着极高的知名度。这两篇论文一篇建立了相对论,也就是我们常说的狭义相对论,另一篇则是奠定了旧量子论的光电效应,这两个内容小编前面有单独讲过,感兴趣的朋友可以关注小编到小编的主页阅读。
      
      光电效应不谈,世人公认的爱因斯坦最闪耀的光辉就是相对论了,但命运弄人,如此伟大的相对论却没有让爱因斯坦获得诺贝尔奖,反倒是光电效应让他在1921年获得了诺贝尔奖,对于这个结果,就连爱因斯坦自己都觉得不可思议。
      

      
      1905年,就在爱因斯坦的这篇狭义相对论发表以后,他本人却发现这个理论并不完善,因为狭义相对论并不能完美解释引力的存在,而且只适合在惯性系里使用。而我们的客观世界往往是很复杂的,惯性系只是物理世界的理想模型,真实的世界几乎都是由非惯性系组成的。
      
      爱因斯坦是个追求完美理论的人,相当于现在的处女座强迫症,为了解决这些问题,爱因斯坦开始主动拓展狭义相对论,于是在1915年,也就是狭义相对论发表10年以后,划时代的广义相对论横空出世,广义相对论成功地将非惯性系也拓展了进去,并且完美地解释了狭义相对论里存在缺陷的引力。广义相对论告诉我们,引力的本质就是时空弯曲。
      

      

      
      为了让自己辛苦推理出的理论被接受,爱因斯坦给当时的天文学家出了一道实验题,他让全世界的天文学家分头去捕捉日全食,并给日全食拍照,看看原本被太阳遮挡的天体是否能在日全食时被观测到。
      
      看不到,相对论就错了。
      
      如果太阳背后的天体发出的光线人们观测不到,那么广义相对论可能就错了,因为要是太阳巨大的质量没有弯曲周围的空间,光线就还是沿着平直的空间直线传播,我们自然就看不到那些被挡在太阳背后的光。
      

      
      看得到,相对论就对了。
      
      如果我们能看见原本被太阳遮住的太阳背后的天体,那么些这就在某种意义上证明了广义相对论的正确性。因为这种情况下,太阳的存在扭曲了周围的空间,使得其背后的天体发出的光线经过了被太阳扭曲的空间,相当于是光线弯曲后传到了地球。
      
      终于,在1919年,天文学家们终于找到了观测数据,广义相对论在发表3年以后第一次被真正的验证,这是划时代的验证,当时的英国媒体用巨大的篇幅报道了这个事件,标题就是“牛顿错了”,尽管如此。爱因斯坦依旧没有获得诺贝尔奖,因为广义相对论里还有一个很重要的预言迟迟不能被验证,那便是引力波。
      

      
      为什么引力波当时没有被验证,一直到了近年来才被验证呢,那是因为来到地球的引力波真的是太弱了,微乎其微的强度使之极难被观测,稍不留意就与地球擦肩而过了。所以直到2015年人类才第一次观测到了引力波,经过确认后,才在2016年将这一结果公之于众。
      
      本次观测到的引力波来自于十几亿年前的两个巨型的黑洞扰动产生的,这两个黑洞,一个质量是太阳的29倍,一个是36倍。其实引力波的叫法并不完美,因为引力在广义相对论里是时空弯曲的表现,引力波的本质只是空间的波动,就好像是水波。平直的空间就相当于平静的水面,两个质量超大的黑洞彼此环绕必然会产生巨大的空间涟漪,这便是引力波。不过水波是机械波,传播需要介质,而引力波本质上是空间的涟漪,并不需要介质。
      

      
      虽然这两个黑洞在宇宙中起舞产生的引力波极其显著,但是因为它们距离地球有十几亿光年之远,人类要观测这么远的引力波其难度相当于在一公里的长度上寻找一个比原子核半径还小一万倍的空间变化,与之相比,海底捞针真的是太简单了。
      
      正是因为如此之难,探寻引力波的重任必须要等到精密仪器发展到一定程度后才能做到。上个世纪的科学家们即便是有心寻找引力波也没有力来做成这件事情。
      

      
      我们知道,上个世纪物理学最伟大的两大成就分别是相对论和量子力学,它们如今已经是现代物理学的两大基石了。量子力学的研究者中已经有很多人获得了诺贝尔奖,而相对论的研究者们却从未获得过任何诺贝尔奖,就连爱因斯坦本人也没有因为相对论获得诺贝尔奖。
      
      没有获得诺奖这并不代表相对论不重要,而是它太超前了。诺奖委员会考量一个理论时必须找出相应的实验基础,可惜的是,爱因斯坦活着的时候,能证明相对论的实验微乎其微。直到1955年,爱因斯坦去世之后,越来越多的实验才验证了相对论的正确性。假如爱因斯坦能够活到现在,他获得十次八次诺贝尔奖也不为过。
      

      
      从1905年的狭义相对论到1915年的广义相对论,再到1955年爱因斯坦去世,最终在2015年引力波被人类首次探测到,100多年过去了,时间在变,有些东西却没变,相对论的影响力依旧那么大,诺贝尔奖的知名度也依旧那么大,可是两者在过去的100年多年里却完全没有产生交集。直到2017年,在诺贝尔奖委员会终于将年度物理学奖授予在引力波探测中做出突出贡献的这三位科学家时,这来迟了一个多世纪的诺奖,终于颁给了爱因斯坦,终于颁给了相对论,颁给了相对论的验证者们。
      

      
      科学家们如今在验证爱因斯坦的下一个预言——虫洞,一种连接不同时空的隧道,可以让人类瞬间移动,也可以让人类做时间旅行的物理存在。
      
      有的科学家获得诺贝尔奖,是他们一生的荣誉,而有的科学家得奖却是诺奖的荣誉,爱因斯坦,这个神一般男人无疑就是后者。2017年诺贝尔物理学奖,百年致敬爱因斯坦。
      
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