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那是1905年,阿尔伯特·爱因斯坦刚刚通过发表一篇关于后来被称为狭义相对论的论文来改变理论物理学

这表明空间和时间不能用绝对的术语来考虑:时间可以加速或减速;标准长度可以收缩;基于着名的等式E =mc²,能量相当于质量,相当于质量,能量等于质量虽然爱因斯坦在制定狭义相对论时没有怀疑,但爱因斯坦没有公布理论这一点被普遍认可1905年,其他一些物理学家不久就会这样做

直到1915年爱因斯坦无可比拟的天才才被证明,当他发表他的广义相对论时,这个理论声称时空曲率与之成正比,并且由此引起, “能量 - 动量密度”,即与单位体积空间中的所有物质和任何物质相关的能量和动量随后证实该声明符合水星不寻常轨道和弯曲的观测结果

太阳周围的星光在上个世纪的过程中,广义相对论已经过测试,具有非凡的准确性并且经受住了暴击每一次广义相对论都是如此巨大的飞跃,以至于爱因斯坦没有提出这个理论是有争议的,它可能在很长一段时间内都未被发现

1907年,爱因斯坦在他坐的时候有了“最幸福的生活思想”在伯尔尼专利局的一把椅子上:如果一个人自由落下,他将不会感受到自己的体重这导致他推测出“等价原则”,该原则指出人们无法区分加速参考框架和引力之间的差异

例如,站在地球上的感觉与站在一个以每秒981米每秒加速的航天器相同,这是地球表面引力引起的加速度这是爱因斯坦制定新理论的关键第一步引力接下来,爱因斯坦认为,“所有的物理学都是几何学”他认为我们可以用几何学来思考时空和所有的宇宙最令人吃惊的结论狭义相对论 - 时间和空间的动态本质 - 必然导致爱因斯坦开始考虑“几何”时空需要修改爱因斯坦然后开始进行一系列仔细的思想实验,比较观察者在惯性和旋转框架爱因斯坦推断,对于旋转框架中的观察者来说,时空不能是欧几里得,也就是说它不像我们在学校里所学到的平面几何形状而是我们需要引入“弯曲空间”来解释相对论预测的异常因此成为支撑他的一般理论的第二个关键假设

为描述弯曲的时空,爱因斯坦呼吁19世纪数学家Bernhard Riemann的早期工作,并在他的朋友Marcel Grossman的帮助下,也是一位数学家爱因斯坦花了几年时间学习弯曲空间的数学,或者数学家称之为“微分几何”作为爱因斯tein评论说,“与理解引力相比,狭义相对论仅仅是孩子的游戏”现在爱因斯坦有了数学工具来完成他的理论他的等效原理指出一个加速参考框架相当于一个引力场从他的几何学研究中,他相信引力因此,爱因斯坦可以证明加速框架是由非欧几里德空间所代表的

爱因斯坦的第三个关键步骤涉及解决当狭义相对论应用于牛顿引力物理时出现的复杂性

在狭义相对论中,所有参考系中光速的恒定性,以及光速设定通用速度限制的结论,与牛顿的引力理论直接矛盾,它假定了引力的瞬时效应简单地说:牛顿引力预测如果太阳从太阳的中心移除系统,对地球的引力效应是瞬时的但是,狭义相对论说,即使太阳消失的引力效应也应该以光的速度传播 爱因斯坦也知道两个物体之间的引力与它们的质量成正比,从牛顿方程式F = GMm /r²所以质量明确地确定了引力场的强度

狭义相对论告诉我们质量等于能量,所以能量动量密度也必须决定引力因此,爱因斯坦用于制定他的理论的三个关键假设是:旋转框架(非惯性)意味着非欧几里德(或弯曲)时空等价原理断言加速框架(即非惯性)框架)相当于引力场从狭义相对论,质量等于能量,而从牛顿物理学,质量与重力强度成正比因此,爱因斯坦能够得出结论:能量 - 动量密度导致并与空间成正比 - 时间曲率现在还不清楚爱因斯坦何时有“灯泡时刻”,他能够把拼图放在一起并连接质量的时刻/具有空间曲率的能量从1913年到1915年,爱因斯坦发表了几篇论文,因为他努力完成一般理论这些论文中的一些包含错误,并使爱因斯坦失去了最终没有生产力的理论途径但最终的结果是能量动量物质密度曲线时空,就像保龄球弯曲平板橡胶一样,质量在重力场中的运动是基于时空曲率的,就像保龄球在弯曲的橡胶上自由移动一样表格,肯定是人类智慧最伟大的见解之一,没有爱因斯坦纯粹的天才,我们需要多长时间才能理解引力

有可能我们不得不等待几十年然而,在1979年,这只猫将被淘汰在那一年,天文学家发现了“双子弹”,QSO 0957 + 561,第一颗引力透镜的类星体这一惊人的发现如果时空是弯曲的,那只会是有意义的如果它不是爱因斯坦的天才那肯定会吸引诺贝尔奖也许它仍然应该

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