完美的理論:一整個世紀的天才與廣義相對論之戰epub,azw3

完美的理論:一整個世紀的天才與廣義相對論之戰
完美的理論:一整個世紀的天才與廣義相對論之戰

完美的理論:一整個世紀的天才與廣義相對論之戰epub,azw3电子书。愛因斯坦在1915年11月25日發表廣義相對論,震撼全球,扭轉了這一百年來科學技術的發展走向,引領人類全面向太空前進。《完美的理論:一整個世紀的天才與廣義相對論之戰》以大師級人物為故事主軸,包括愛因斯坦、愛丁頓、惠勒、費曼、潘若斯、霍金……把廣義相對論發表迄今的相關科學發展,包括宇宙學、電波天文學、量子重力等等,重新整理詮釋,很淺白的介紹報紙上常見的科學術語背後的概念,諸如:恆星核融合、中子星、大霹靂、黑洞、暗物質、弦論等等。

值此廣義相對論一百年的關鍵時刻,《完美的理論》從歷史掌故中,理出線索,引領我們正面迎向未來的科學,以及浩瀚無垠的星空。

廣義相對論是由阿爾伯特·愛因斯坦於1915年提出的一個物理理論。這個理論是對引力的新的解釋,取代了牛頓引力定律,並提供了對重力的幾何描述。

愛因斯坦在廣義相對論中提出了一個著名的觀念,即質量和能量會彎曲時空,而其他物體則沿著彎曲的時空線前進,這解釋了引力的本質。愛因斯坦的方程式描述了質量和能量如何影響時空的幾何結構。這個理論還預測了一些重要的現象,如黑洞和引力透鏡效應。

廣義相對論的提出引起了廣泛的關注和研究。它的驗證也經歷了一段時間。1919年,英國的一次日食觀測確認了太陽引力彎曲光線的現象,從而支持了廣義相對論的預測。這個實驗結果使愛因斯坦成為國際知名的科學家。

廣義相對論的成功在物理學界引起了巨大的興趣,並導致了更多對相對論和引力的研究。它也成為了現代天文學和宇宙學的基礎。廣義相對論的理論框架至今仍然是解釋引力和時空結構的主要工具之一,並且在多個實驗驗證中獲得了支持。

书名: 完美的理論
作者: 費瑞拉
格式: AZW3, EPUB

愛因斯坦最珍貴的發現

愛因斯坦的最終理論所展現出的美,純粹的數學之美,令他驚嘆不已。他將這組方程式說成是:「我這一生最珍貴的發現。」

愛因斯坦曾經私下跟朋友及物理學家同事史登(Otto Stern, 1888-1969)說:「你知道嗎,一旦你開始動手計算,你就已經把事情搞砸了,只是你還不自知。」11這並不表示愛因斯坦不曉得自己的數學功力也很強。事實上,他在學校的數學成績很好,而且有足夠的數學知識來表達自己的想法。愛因斯坦的論文都是物理思考與恰足以精準表達他想法的數學之間的完美平衡。但是在1907年那篇回顧論文中,愛因斯坦根據他的廣義版理論所做的那些預測,卻只用了非常少量的數學──蘇黎世的一位教授談到這篇論文的呈現方式時,說愛因斯坦用的是「蹩腳的數學」。

愛因斯坦討厭數學,他稱數學為「膚淺的學問」13,並且自嘲:「自從數學家也投入相對論的研究之後,我自己反而看不懂相對論了。」14但是,1911年當他再次回顧自己在那篇論文裡所寫下的想法時,他才突然發現,數學可以幫助他將這些想法推得更遠。

光線會因為受到重力而彎曲

愛因斯坦看著他的相對論原理,然後再次思考光的現象。想像你自己搭乘一艘太空船旅行,遠離任何的行星與恆星。這時,想像從遙遠的恆星來的一道光線,穿過你正右方的一扇小窗,射進太空船內,橫向穿越船艙後,再從你左方的一扇窗射出。若你的太空船靜止不動,而那道光是從你的正右方射進船艙,則它會從你正左方的窗戶射出。然而,當光線射進船艙時,若你的太空船是以非常快的速度,等速往前移動,則等光線到達太空船的左側時,太空船已經往前走了一段距離,所以光線會在船艙左後方穿出。在你看來,那道光是以某個固定的角度走直線穿過船艙。但是如果太空船是在加速,事情看起來就會非常不一樣:那道光線穿過船艙時所走的路徑會是彎曲的,而它離開船艙的地方會更往後偏。

……

人類思想史上最高成就之一

這些天文學家沒辦法馬上回家,所以一直到7月底,他們所拍攝的感光板才開始受到分析。在愛丁頓所拍的那十六張感光板中,只有兩張上面有足夠多的恆星,讓他得以好好分析光線的偏折。他們算出的偏折值是1.61弧秒,誤差範圍0.3弧秒,與愛因斯坦所預測的1.7弧秒一致。

不過,索布羅的感光板經過分析後,結果卻令人擔心。測量出來的值是0.93弧秒,離廣義相對論的預測值較遠,反而比較接近牛頓的預測,但是這個結果正是來自因高溫而變形的那些感光板。在索布羅用較小的望遠鏡所做的備用觀測結果,也被分析出來時,其偏折的角度是1.98弧秒,誤差範圍非常小,只有0.12弧秒。再一次,愛因斯坦的預測勝出。

1919年11月6日,這兩支觀測團隊在英國皇家學會與皇家天文學會的聯合會上,發表他們的研究結果。在一系列由戴森主持的演講中,這次日食觀測任務的不同測量結果,全攤開在他們優秀的同儕聽眾面前。索布羅遠征隊所面對的問題也被納入考量之後,講員們告訴聽眾,這次的日食觀測以驚人的符合度,證實了愛因斯坦的預測。

皇家學會主席湯姆森把這些觀測結果,說成是「自從牛頓的時代以來,我們在與重力理論相關的研究上,所獲得的最重要成就。」29湯姆森主席補上一句:「如果愛因斯坦的想法持續被發現是正確的──而它已經成功通過兩次嚴苛的檢驗:水星近日點以及此次的日食觀測,那麼,它肯定是人類思想史上的最高成就之一。」

在伯靈頓館[1]舉辦的這次聯合會的隔天,倫敦《泰晤士報》刊登了湯姆森的發言。在幾則慶祝停戰週年並且讚揚「光榮殉難者紀念碑」的設立的標題旁邊,有一篇標題為〈科學革命.新的宇宙理論.牛頓的想法遭推翻〉的文章30,文中描述了這次日食觀測任務的成果。

關於愛因斯坦新理論及愛丁頓遠征觀測任務的新聞與評論,從此就像野火一樣,擴散到英語世界的每個角落。到了11月10日,新聞已經傳到美國,在那裡《紐約時報》也刊出它自己的聳動標題:〈天空中所有的光都被扭曲了〉31、〈愛因斯坦理論勝出〉,以及較拗口的:〈星星並非在它看似於或被計算於的位置,不過,沒人需要擔心。〉

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