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霍金理論是求解相對論!如果沒有愛因斯坦,相對論還會被發明嗎?

首先說一下題目,相對論在認識論的角度上就是發明的!以後專門開一篇文章講解一下。其實說相對論是發現的也是正常描述,因為日常生活邏輯認為相對論是蘊藏在宇宙中的規律!而哲學界(分派別)更偏向相對論是發明出來量化世界規律的一種工具!為了大家便於閱讀,文章中使用「發現」一詞(這個問題暫不討論了)

愛因斯坦是20世紀最偉大的科學家,這一點沒有任何爭議。而霍金的去世恰好撞上愛因斯坦的生日。兩個偉人就以這樣的方式「重聚」了。霍金的去世也刷爆了朋友圈,愛因斯坦的話題也順帶被引爆了。輿論一邊倒的認為愛因斯坦是超級大牛。但是你對他的認知客觀嗎?其實愛因斯坦也是人,並不是神!有人說,沒有了愛因斯坦,相對論就不會被發現?那麼這句話到底正確嗎?

事實上,對這個問題的客觀回答一定要從物理學史的角度出發。有的人說,沒有愛因斯坦就不會有相對論,這就是沒有系統學習過的物理史造成的誤解。

其實愛因斯坦在1905年正式提出狹義相對論之前,洛倫茲和龐加萊已經很接近發現相對論了。

1887年,邁克爾遜莫雷實驗已經表明了光速不變和以太不存在。隨後洛倫茲用光速不變的實驗結果拓展了伽利略變換,這就很好的解決了麥克斯韋方程組在伽利略變換中的不協變性。但是洛倫茲受到牛頓力學的影響太過頑固了,他始終不願脫離經典力學來看光速問題。在他眼裡,以太還是存在的。儘管物體相對光線的運動方式如何改變,光速的不變性只是物體自身改變引起的,和時空沒有關係。其實洛倫茲的思想已經很接近相對論了,可惜他太保守了。其實龐加萊曾經試想這其中的問題可能是由於時空引起的。但是他並沒有發表正式的論文論述自己的思想。直到愛因斯坦才大膽的提出來了相對時空觀。這也標誌著狹義相對論的建立。

但是狹義相對論沒有考慮到引力。愛因斯坦在隨後的十年內一直試圖解決這個問題。他曾經開拓性的做了一個名為「等效原理」的思想實驗。該實驗結果認為引力質量和慣性質量是等效的。等效原理的誕生,也標誌著狹義相對論將成功的納入引力。這其中的功勞都屬於愛因斯坦,但是在建立廣義相對論的引力場方程時,愛因斯坦在數學上的欠佳卻拖累了他,導致他在建立引力場方程的時候用了很久的時間,最後創立引力場方程的問題關鍵純粹上升到一個數學問題上,但他還是較獨立的完成了引力場方程,當然數學家希爾伯特也對此有所幫助。

但是廣義相對論的思想來源全都屬於愛因斯坦,其他人只是在數學工具上給予了愛因斯坦幫助。而霍金有關黑洞中心的奇點理論就是根據廣義相對論的推算而得出的!

可以說:沒有愛因斯坦狹義相對論的發現會推遲頂多5年,而廣義相對論的發現可能會推遲30年之久。畢竟廣義相對論是愛因斯坦個人力挽狂瀾的結果,而狹義相對論的誕生在當時卻是迫在眉睫的。


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