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举世瞩目的伟人(上)(1/11)

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凡在小事上对真理持轻率态度的人,在大事上也是不可信任的。

——爱因斯坦

相对论的正确性获得证实

由于爱因斯坦提出相对论理论,向牛顿爵士在两个世纪之前所提出的万有引力理论挑战,因而他有时候也被称为“20世纪的牛顿”。

由于经过很长的一段时间,一直没有人能够对牛顿的理论增添新的见解,因此世人认为牛顿的万有引力理论的地位已经永远确立了。然而,现在爱因斯坦却在这更为普遍化的第二项理论中,研究出一项更广博的情况,其中包含了牛顿的理论以及某些有关宇宙中极大和极小事物的惊人新事实。

爱因斯坦并不想破坏牛顿的世界。他只是将其扩大,使其更为广泛,提出一个更为简单的宇宙形象。

这项“场理论”的新理论,最初是由两位英国人马克斯威尔和法拉第在一百年前提出的。他们两人主要是研究磁力与电力的,并获得许多实际的结果,其中包括发现如何在交流发电机制造电力,以及如何在马达中使用电力。间接地,他们的发现导致了被视为是现代奇迹的一些发明,如雷达及无线电。他们从观察中发现,在磁铁场范围中的所有铁器都受到吸引,因而发展出磁场的理论。

爱因斯坦说,现在我们也可以同样地把万有引力想象成是在太空中的一个场。像太阳或星星这些巨大的物体,都会建立巨大的万有引力场。即使是小如地球的星体,也能吸引40万千米外的月球。这种万有引力的大磁场威力十分强大,足以使光线曲折,之前从来没有人想到光线会受到万有引力的影响。

更具革命性的是爱因斯坦的另一项声明:太空是呈曲线形状,星球只不过是遵循最简单及最自然的路线旋转。每条河流,不管大小,最后都流入大海。它所流经的地面并不平坦,但河水顺着最容易的路线流动,同样,天体运行的路线也是一样的。

如果一位飞行员想要从美国飞往中国或印度,他最短的路线并不是如世界平面图所显示的,画一直线横渡太平洋;他必须在极区上空绕一个大圈子,然后沿着地球的另一边飞下。星球及流星在太空中旋转,它们进行的路线并不是直线,而是很大的曲线,就如同飞行员飞越极区一般。

直线并不永远是两点之间最短的距离,这是许多人所难以理解的一项新观念。

爱因斯坦使全世界感到震惊的,并不只是因为他宣称太空是曲线型的,他还宣称,太空是有限的,并不是永恒无限的。他说,从太阳或其他许多大星星发出的一道光线,沿着曲线前进,在十余亿年之后,这道光线将会回到它原来出发的地点。这表示整个宇宙,就像一个球体的表面,是有限的,但没有特定的界线。

爱因斯坦对于他这些惊人的发现,曾作过令他自己感到满意的证明。不过,他也建议过几项证据,可由科学性的观察获知,其中一项实验是经由分光器研究从星星发出的光,这样的研究证明爱因斯坦的学说是正确的。其他的证据则有待天文学家去证明。

根据牛顿定律的基础,所有其他星球的运转,都可以得到正确的解释。但对水星的异常运转,却一直无法予以进一步的解释。

水星这种极其微小的偏离轨道的运转,引起了爱因斯坦的浓厚兴趣。他最后认为,水星每年以极微小的距离偏离其轨道,是因为水星比我们的地球更为接近太阳。这也表示,太阳引力场对水星的影响更为强烈。天文学家做过无数艰苦的统计实验,终于证明爱因斯坦的预测是正确的。

但是,爱因斯坦说,光线受到引力的影响,又有什么证据呢?爱因斯坦认为,跟太阳位于天空同一地区的星星,它们的运转路线可能有所偏差,因为它们的光线经过太阳时有点儿弯曲。在普通情况下,我们看不见这些星星,因为太阳光线太强了。我们只能在日全食时经由望远镜观察。全世界的科学家都急于观看这种景象,以证明爱因斯坦关于光线曲折的预测,是正确还是错误。

1911年,爱因斯坦在布拉格发表了他最重要的一篇论文:《对万有引力及其对光线的影响的研究》。他本人呼吁天文学家们应该查证他所发表的这篇论文,以证明接近太阳的光线是否都会曲折。但许多物理学家认为他对这些题目的意见,往往缺乏充分证据,或甚至是出自幻想。如果他错了,他将会很高兴有人证明他的错误。

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万有引力定律

万有引力定律是物体间相互作用的一条定律,1687年为牛顿所发现。任何物体之间都有相互吸引力,这个力的大小与各个物体的质量成正比例,而与它们之间的距离的平方成反比。如果用m1、m2表示两个物体的质量,r2表示它们间的距离,则物体间相互吸引力为F=Gm1m2/r2,G称为万有引力常数。

万有引力定律是牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中首先提出的。牛顿利用万有引力定律不仅说明了行星运动规律,而且还指出木星、土星的卫星围绕行星也有同样的运动规律。他认为月球除了受到地球的引力外,还受到太阳的引力,从而解释了月球运动中早已发现的二均差、出差等。另外,他还解释了彗星的运动轨道和地球上的潮汐现象。根据万有引力定律成功地预言并发现了海王星。万有引力定律出现后,才正式把研究天体的运动建立在力学理论的基础上,从而创立了天体力学。简单地说,质量越大的东西产生的引力越大,地球的质量产生的引力足够把地球上的东西全部抓牢。

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