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爱因斯坦的旅程(2)

2017-07-07江玉安

关键词:引力场引力波引力

江玉安

在上一期我们讲述了伟大科学家——爱因斯坦小时候的趣事,他的求学过程,以及初步取得的成就。下面让我们继续来了解爱因斯坦吧!

爱因斯坦经过不断努力,虽然取得了重要研究成果。但他的研究成果并没立即转化为声望。

1908年,爱因斯坦离开伯尔尼专利局来到苏黎世大学担任教职。1913年。在马克斯。普朗克的努力下,威廉皇家学会单独为爱因斯坦设立了一个职位。威廉皇家学会的职位促进了爱因斯坦的研究工作,两年后的1915年,也就是狭义相对论发表10年后。爱因斯坦又发表了广义相对论。

狭义相对论只讨论匀速直线运动参照系下的物理定律,广义相对论则是研究变速运动的情况。引起速度变化(有加速度)的作用力统称为“引力”。在经典物理中,牛顿提出了万有引力定律。万有引力定律完美地解释了天体运行,但是留有一个遗憾,就是没有提出传递引力的介质。爱因斯坦提出了“引力场”的概念,他认为任何有质量的物体周围,其空间都会在质量的影响下变得扭曲。三维空间的扭曲很难想象,一般用二维平面来比喻。比如,水面原本很平静,一个皮球扔进去,皮球周边的水面就会形成涟漪。引力场就相当于这涟漪,形成在有质量的物体周围。其他物体运行过来时,就会沿着扭曲的路径前行,仿佛是被一种力作用着。

引力场有三个著名的验证實验:一是光线在引力场中弯曲,1919年,科学家发现了远方的光线经过太阳周边时发生弯曲;二是引力红移,1925年,美国天文学家亚当斯发现了白矮星吸收光谱的红移现象;三是水星近日点的进动,水星椭圆形轨道的长轴位置每年都会有点移动,这容易观察,用广义相对论计算比牛顿定律的计算更精确。上述这些验证使广义相对论逐渐被大家接受,但这些还只是间接验证,科学家能直接探测到引力场吗?北京时间2016年2月11日23时,美国科学家宣布,他们利用激光干涉引力波天文台(LIGO)于去年9月首次直接探测到了引力波。这个时间距离爱因斯坦发表广义相对论正好过了100年。这次探测到的引力波来自两个黑洞的合并,两个黑洞的质量分别是36个太阳质量和29个太阳质量,其中引力波辐射损失的质量大约为3个太阳质量。3个太阳质量的物体变成了能量,相当于数以亿亿亿亿计的原子弹同时爆炸,其威力相当惊人,整个空间都在颤动。这一颤动以光速传播,终于在13亿年后传到了地球。探测到引力波是人类的一大步,其意义完全不亚于动物第一次演化出眼睛或耳朵。

1921年,爱因斯坦因光电效应获得诺贝尔物理学奖。1933年,希特勒上台,爱因斯坦正在美国,他立即宣布流亡美国。后来纳粹义勇军抄查了他的住宅,并没收了他的银行账号。一家柏林报纸的头条写道:“来自爱因斯坦的好消息——他不回来了。”爱因斯坦在美国的普林斯顿大学一直工作到1945年。1955年4月18日,爱因斯坦在普林斯顿与世长辞。

爱因斯坦不但是伟大的科学家,他还积极从事政治活动。爱因斯坦的一生用他自己的话来说是“踌躇于政治和方程之间”。他最早从事政治活动是在第一次世界大战期间,当时他在柏林当教授,卷入了反战示威,还公开鼓动人们拒绝服兵役。

爱因斯坦第二项事业是犹太复国主义。虽然他在血统上是犹太人,但他拒绝《圣经》上关于上帝的说法。当他发现反犹太主义成为风潮时,他就成为一个直言不讳的犹太复国主义的拥护者。1939年,他忧虑德国科学家会制造核弹,因而与其他著名科学家一起联名写信建议美国发展核武器。以色列人十分推崇爱因斯坦,1952年他们推举爱因斯坦担任总统,但爱因斯坦谢绝了,他说:“方程对我更重要些,因为政治是为当前,而一个方程却代表了永恒。”

责任编辑 彭德利

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