假如没有爱因斯坦 相对论还会被发现吗?
相对论是现代物理学的两大基础理论之一,宇宙学、未来的星际航行等方面都离不开这个理论的支撑。相对论有狭义和广义之分,前者是基于平直时空,没有纳入引力,而后者则是目前关于引力的最好理论。那么,假如没有爱因斯坦,如此重要的物理学理论会被发现吗?
事实上,关于这个问题,爱因斯坦本人曾有过表态。在爱因斯坦看来,如果他没有提出狭义相对论,五年之内就会有其他物理学家提出。然而,换成广义相对论,则五十年之内也不会有其他物理学家提出。可以看出,爱因斯坦对于率先创立广义相对论感到十分自豪。
在爱因斯坦创立狭义相对论之前,当时的物理学面临一些难题,迈克尔逊-莫雷实验表明以太不存在,光速相对于不同参照系是不变的;并且更早之前的麦克斯韦电磁理论表明真空中的光速只能是恒定的常数,这与伽利略变换相矛盾。
对于这种现象,洛伦兹和斐兹杰惹独立提出洛伦兹-斐兹杰惹变换来进行解释,从而维持牛顿的绝对时空观。与此同时,庞加莱提出相对性原理,并猜想光速是物体的运动速度上限。虽然这些物理学家都已经逐渐接近狭义相对论,但他们在本质上都没有摒弃绝对时空观,只有爱因斯坦以相对论性原理和光速不变原理为基础提出了相对时空观,创立了狭义相对论。
至于广义相对论的创立,这就是源自于爱因斯坦那超凡的物理洞察力,他把引力产生的原因创造性地归结为物质弯曲时空。爱因斯坦对引力的解释是前所未有的,并且也取得了前所未有的成功。当年爱丁顿通过星光偏转实验证实了广义相对论的预言之后,爱因斯坦表现得很平静,因为他本人对这个自洽且优雅的理论非常自信。爱因斯坦表示,如果广义相对论错了,他将为“造物主”感到遗憾。
如果没有爱因斯坦,很难说后来的人能够提出广义相对论。或许未来的物理学家发现异常的引力现象之后,只是对万有引力定律进行修修补补,而非发现适用范围广得多的广义相对论。