撰文 Rachel

翻譯 王微曉

審校 胡家僖

下一秒將會發(fā)生什么,？圖片來源：NASA

如果某一天太陽突然爆炸，將會發(fā)生什么？阿爾伯特·愛因斯坦自1905年發(fā)現(xiàn)狹義相對論及其著名公式E=mc^2的不久后,，就一直對上述問題感到困惑,。因為太陽距離地球非常遠，太陽光需要經(jīng)過8分鐘才能到達地球,，所以我們不會立刻知曉爆炸的發(fā)生,。在這耀眼奪目的8分鐘里，我們完全不會意識到那件恐怖的事情已然發(fā)生,。

那么引力呢,？它的傳遞速度也同光一樣嗎？在太陽的引力作用下,，地球以橢圓軌道圍繞著太陽運動,。而如果太陽（或者說作用于地球的引力）消失了，地球就會沿直線脫離原軌道,。那么地球是在太陽消失后立即脫離,，還是8分鐘后才脫離？這正是愛因斯坦感到困惑的問題,。

20世紀初,，已有近250年歷史的牛頓引力理論仍被認為是現(xiàn)代科學的基石。牛頓的引力理論可謂是極其成功,，不但解釋了行星及衛(wèi)星的運動,，并且還準確地預言了彗星的回訪。

根據(jù)牛頓理論,，地球應該會立即發(fā)覺太陽的消失,。然而，愛因斯坦在狹義相對論中已經(jīng)指出,，光速是宇宙中速度的極限，任何事物的運動速度都不能超過光速（光在真空中的傳播速度c≈3.0×10^8m/s）,，引力也不能除外,。而且，因為爆炸發(fā)出的光要經(jīng)過8分鐘才到達地球,，引力的變化也必須經(jīng)過至少8分鐘才能被地球發(fā)覺,。

引力是時空彎曲的體現(xiàn)。圖片來源：NASA

愛因斯坦對于該謎題的解答完全顛覆了我們對于宇宙的認知,。直至1915年,，人們都還認為空間是一個靜止的舞臺，物理定律置身其上,，我們可以添些恒星或者行星進去,，然后它們就會在這個舞臺上按照固有的運動方式翩翩起舞。但是愛因斯坦革命性的想法認為空間并非靜止不動，它是動態(tài)的,，會對正在發(fā)生的事物有所響應,。如果在空間中放置重的物體，比方說一顆類似地球的行星,，那么行星周圍的空間就會發(fā)生些許變化,，而當另外一個物體（比如月亮）靠近這顆行星時，它會感受到空間的凹陷,，從而像彈球在碗中滾動那樣圍繞行星運動,。這就是引力的本質(zhì)。

除此之外,，諸如地球一樣重物的存在不僅僅影響空間,，也會影響時間。愛因斯坦意識到空間和時間并不是分離存在的,，而是我們謂之時空（space-time）的不同層面而已,。星系的軌道和螺旋結構就是宇宙的時空結構會與物質(zhì)交相輝映的結果。恒星和行星的運動能夠引起尾跡之處時空的彎曲,，也會引起其他恒星和行星的運動,，同樣地，它們周圍的時空也會彎曲,，以此類推,。一言以蔽之，引力是時空彎曲的體現(xiàn)——這就是愛因斯坦的偉大洞見,。

愛因斯坦在1915年發(fā)表了上述理論發(fā)現(xiàn),，稱之為廣義相對論。如今我們知道廣義相對論是關于引力的理論,，并且認為它是正確的,，因為該理論做出了很多重要的預言，而牛頓理論卻沒有做到,。其中一項預言是光能夠被引力彎曲,。人們于1919年的日食過程中觀測到了這一現(xiàn)象，提供了證實愛因斯坦理論的有力證據(jù),，一下子成了新聞頭條,，也標志著愛因斯坦開始走進大眾視野。

原文鏈接：

https://plus./content/maths-minute-einsteins-general-theory-relativity

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