爱因斯坦:我一生中最幸福的思想(内含福利)

爱因斯坦一生中最幸福的思想是什么?

1905 年是物理学的一个奇迹年,爱因斯坦连续发表了5篇重要的论文。不过爱因斯坦本人还没有立刻成为传奇,他还是专利局的职员,只是职位稍微升了几级。他的重要思想还需要一点时间供人们来理解和回味。这一年,爱因斯坦创立了狭义相对论,动摇了牛顿物理世界的根基,然而有两个问题让他困惑不已。一是引力能否超越光速?二是什么是惯性参考系

先来看第一个问题:在狭义相对论中首先假设光速不变且不可超越,引力是否也有速度呢?如果引力正如牛顿所言是超距作用的,那么光速就是可以被超越的;如果不是超距作用,引力的速度又会是多少呢?难道和电磁场一样,有一个引力场存在?引力就像电磁力,引力波就像电磁波?爱因斯坦从容地选择了后者,认为引力场是存在的

第二个问题:什么是惯性参考系?静止或者匀速运动的参考系即为惯性参考系,那么怎么判断静止或者匀速运动呢?很简单,没有加速度。那又怎么判断没有加速度呢?很简单,保持静止或者匀速运动即视为没有加速度。这就好像我们曾几何时开的一个玩笑:“因为你说的话是不道德的话,所以你是不道德的;因为你是不道德的,所以你说的话一定是不道德的话。总之你不道德!”这是个死循环,二者互为因果,结果导致不因不果。也就是说惯性系只是一种理想状态,现实生活中无法判断,那么狭义相对论的第一条原理就成了“正确的废话”了。所以,爱因斯坦认为应该有一个新的物理定律,它对所有的参考系(惯性的和非惯性的)都有效

到了1907年,爱因斯坦受朋友之邀写一些关于狭义相对论方面的东西,他强烈地感觉到自己对此前的论文并不满意,大概意思基本可概括为上述两个问题。

话说某天,爱因斯坦坐在办公室里思考上述问题,依旧一筹莫展。突然他灵感一动,考虑一个理想的实验。假设一个人在封闭的电梯里,当电梯的缆绳突然全部断开时,电梯将做自由落体运动,电梯里的人感觉如何?

1. 人因为失重会感觉不舒服,那是因为人习惯和适应了在地球重力下生活。这一点暂且不用考虑。

2. 对于外面的世界,电梯里的人会一无所知,因为没有参考。也就是说,他不知道自己是处于自由落体状态还是飘浮状态——像在没有引力的外太空行走一样。

如果将这个电梯置于外太空,用某个力拉动电梯,电梯里的人只会感觉来自地板的推力,也就是说,他不知道外力是来自某个物体的推力还是来自星星的引力。

在爱因斯坦看来引力和加速度是一回事,一个做自由落体运动的人感受不到自身的重量,那是因为他的加速系中同时存在一个新的引力场,这个引力场与地球的引力场相互抵消。这就是等效原理。

豁然开朗的爱因斯坦后来将此称为:“我一生中最幸福的思想。”我们知道爱因斯坦身上的每个细胞都有一个故事,所以等效原理被改编成爱因斯坦看到一个油漆工从房顶上掉了下来而突发的灵感。如果真是如此,不知道爱因斯坦和这位油漆工有多大的仇恨。诚然,故事都是为了吸引眼球,只是改编得有些残忍。伽利略是从比萨斜塔上扔下两个球,牛顿被一个苹果砸在脑袋上,爱因斯坦却牺牲了一个大活人。如果将这些看成上帝的启示,那么这种启示越来越沉重了,下一个掉下来的也许是一块大陨石,就像6500万年前恐龙灭绝时一样。不管怎样,爱因斯坦已经初步解决了狭义相对论带来的烦恼。

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图书介绍

1915年11月,阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论最终定形了,此后他撰写了《相对论:狭义与广义理论》。这部著作是为普通读者所写的,在论述狭义与广义相对论的著作中,其表述的清晰性得到了广泛的认可。2015年,在广义相对论发表100周年之际,普林斯顿大学出版社推出了这部著作的特别版本,其中收录了爱因斯坦原作的一个权威英文译本。本书就是根据这个英文译本翻译而来的,书中还编入了哈诺克·古特弗洛因德和于尔根·雷恩撰写的14篇评注。这些评注剖析了爱因斯坦思想的演变过程,并且把他的理念放到现代背景中进行讨论。本书对有史以来最伟大的科学天才之一提供了深刻的洞察,同时还对过去各版本的序言进行了全面研讨,精选了一些早期版本的封面、沃尔特·拉特诺写给爱因斯坦的一封讨论这部著作内容的信,以及从爱因斯坦的手稿中节选出的一些发人深省的内容。

【互动问题:爱因斯坦的相对论对人类文明的影响?】

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截止到本周日24:00,点赞数排名前六名的朋友将获得由人民邮电出版社出版的《相对论:狭义与广义理论》一本。为了保证更多的朋友能够参与获奖,上期获奖的朋友不能再获得奖品,名次会依次顺延。

*本活动仅限于微信平台

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