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100年前的今天，愛(ài)因斯坦發(fā)表了用幾何語(yǔ)言描述的引力理論——廣義相對(duì)論。廣義相對(duì)論闡明了物體的質(zhì)量使時(shí)空（時(shí)間和空間）扭曲，扭曲的時(shí)空產(chǎn)生了使物體互相吸引的引力的道理。那么，這一偉大理論是怎樣誕生的呢？

1915年11月25日，一位天才物理學(xué)家提出了一個(gè)顛覆人類常識(shí)的大理論——廣義相對(duì)論。簡(jiǎn)單地說(shuō)，廣義相對(duì)論就是這樣一條理論：任何一個(gè)物體的重量（質(zhì)量）都能引起時(shí)空的扭曲，產(chǎn)生引力。

那么，天才物理學(xué)家阿爾伯特·愛(ài)因斯坦（Albert Einstein，1879～1955）是如何建立這個(gè)偉大理論的呢？

在廣義相對(duì)論誕生大約10年前，1905年，愛(ài)因斯坦發(fā)表了“狹義相對(duì)論”。狹義相對(duì)論極大地改變了當(dāng)時(shí)物理學(xué)對(duì)時(shí)間和空間的認(rèn)識(shí)。

英國(guó)物理學(xué)家艾薩克·牛頓（Isaac Newton，1642～1727）確立的物理學(xué)基礎(chǔ)—牛頓力學(xué)認(rèn)為，空間的間隔（物體的長(zhǎng)度）和時(shí)間的流逝是絕對(duì)的，從任何時(shí)間點(diǎn)、對(duì)任何觀察者來(lái)說(shuō)都是一樣的。即，1米的尺，任何時(shí)候、任何人看都是一樣長(zhǎng)的；1秒，任何時(shí)候、在宇宙的任何地方經(jīng)過(guò)的都是1秒。

但是，狹義相對(duì)論認(rèn)為，物體的長(zhǎng)度和時(shí)間的流逝，是隨著不同的狀況變化的。運(yùn)動(dòng)越快的物體長(zhǎng)度越短，時(shí)間流逝得越慢。

狹義相對(duì)論和牛頓力學(xué)之間有很大的矛盾。根據(jù)狹義相對(duì)論，自然界的最高速度是真空中的光速，每秒為30萬(wàn)千米。而牛頓力學(xué)認(rèn)為，所有物體之間，都有與之成正比例的“萬(wàn)有引力”互相吸引（萬(wàn)有引力定律）。并且無(wú)論兩個(gè)物體離開(kāi)多遠(yuǎn)，這個(gè)萬(wàn)有引力的相互作用都不需要花時(shí)間。也就是說(shuō)，力的傳遞速度比光速還要快。

實(shí)際上，已經(jīng)觀測(cè)到用牛頓力學(xué)解釋不了的自然現(xiàn)象。牛頓力學(xué)的毀滅就在眼前。

因而愛(ài)因斯坦就想，能不能把引力和相對(duì)論結(jié)合起來(lái)。在重組相對(duì)論的過(guò)程中，他采用了自己的老師、德國(guó)數(shù)學(xué)家赫爾曼·閔可夫斯基（Hermann Minkowski，1864～1909）提出的時(shí)空理論，把時(shí)間和空間結(jié)合在一起。這樣，就提出了前所未有的、物體的質(zhì)量使得周圍的時(shí)空發(fā)生扭曲的新概念。為了研究扭曲時(shí)空，需要曲面數(shù)學(xué)。因此他接受了共同研究者、數(shù)學(xué)家馬塞爾·格羅斯曼（Marcell Grossmann，1878～1936）的提議，不用歐幾里得幾何學(xué)（Euclidean geometry，在平面和非扭曲空間上研究圖形的數(shù)學(xué)），而是用研究曲面上圖形的黎曼幾何（Riemannian geometry）進(jìn)行研究。

牛頓力學(xué)和廣義相對(duì)論中的引力、時(shí)間、空間的概念是不同的。因此，對(duì)行星公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的解釋也不同。在牛頓力學(xué)中，時(shí)間和空間是絕對(duì)不變的。并且，物體之間有彼此吸引的萬(wàn)有引力存在。行星因?yàn)楹吞?yáng)之間存在著萬(wàn)有引力，所以圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。另一方面，根據(jù)廣義相對(duì)論，物體的質(zhì)量使時(shí)空扭曲，產(chǎn)生引力。因此，行星沿著由太陽(yáng)的質(zhì)量扭曲的時(shí)空“旋渦”(凹陷），圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。

↑↑ 牛頓力學(xué)和廣義相對(duì)論中的引力、時(shí)間、空間的概念是不同的。因此，對(duì)行星公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的解釋也不同。在牛頓力學(xué)中，時(shí)間和空間是絕對(duì)不變的。并且，物體之間有彼此吸引的萬(wàn)有引力存在。行星因?yàn)楹吞?yáng)之間存在著萬(wàn)有引力，所以圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。另一方面，根據(jù)廣義相對(duì)論，物體的質(zhì)量使時(shí)空扭曲，產(chǎn)生引力。因此，行星沿著由太陽(yáng)的質(zhì)量扭曲的時(shí)空“旋渦”(凹陷），圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。

時(shí)空扭曲的觀點(diǎn)，極大地改變了對(duì)引力的認(rèn)識(shí)。愛(ài)因斯坦認(rèn)為，物體受到引力彼此靠近，是因?yàn)槲矬w的質(zhì)量使得周圍的時(shí)空發(fā)生扭曲的緣故。這就和在橡膠墊子上隔開(kāi)些距離放兩個(gè)球，當(dāng)球周圍的橡膠墊子開(kāi)始凹陷時(shí)，球就開(kāi)始沿著凹陷轉(zhuǎn)動(dòng)、互相接近的原理一樣。

愛(ài)因斯坦認(rèn)為，不僅是物體，光的傳播路線也受引力的影響發(fā)生彎曲。光為了沿著扭曲的空間“筆直地”前進(jìn)，自然就彎曲了。也就是說(shuō)，愛(ài)因斯坦認(rèn)為：物質(zhì)的質(zhì)量使時(shí)空扭曲，扭曲的時(shí)空產(chǎn)生和引力一樣的作用，使得物體接近或者使光彎曲。并且，在巨大的質(zhì)量旁邊，時(shí)間的流逝也會(huì)變慢。

↑↑ 《廣義相對(duì)論》原稿第一頁(yè)。1915年，36歲的愛(ài)因斯坦在柏林大學(xué)當(dāng)教授時(shí)，發(fā)表了有關(guān)廣義相對(duì)論的最初論文。翌年，在德國(guó)的《物理年報(bào)》上發(fā)表了廣義相對(duì)論。

這樣，廣義相對(duì)論在1915年誕生。實(shí)際上，在廣義相對(duì)論發(fā)表的當(dāng)時(shí)，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)它適用于解釋什么現(xiàn)象，根本沒(méi)有人認(rèn)為它是能夠被實(shí)驗(yàn)證明的理論。但是到了20世紀(jì)60年代，發(fā)現(xiàn)了除用廣義相對(duì)論之外幾乎不能夠解釋的天體和現(xiàn)象，后來(lái)又經(jīng)過(guò)了各種各樣的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，它的實(shí)用性得到了證明。

實(shí)際上，除了取代牛頓力學(xué)的廣義相對(duì)論之外，還出現(xiàn)了其他解釋引力的各種理論。例如，排除作為廣義相對(duì)論特征的“扭曲的時(shí)空”的理論、空間扭曲方式不同的理論，還有像美國(guó)物理學(xué)家羅伯特·迪克（Robert Henry Dicke，1916～1997）提倡的那樣，在廣義相對(duì)論中加入了新要素的理論。但是，它們要么沒(méi)有通過(guò)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，要么不能解釋觀測(cè)到的事實(shí)，從而得不到支持。

在快要進(jìn)入到21世紀(jì)的時(shí)候，人們認(rèn)識(shí)到宇宙是加速膨脹的。這是因?yàn)橛钪嬷谐錆M著一種名為“暗能量”的未知能量，它能夠把空間撐大。也有不設(shè)暗能量，而修改廣義相對(duì)論來(lái)解釋的動(dòng)向。但是，廣義相對(duì)論能夠順利解釋各種現(xiàn)象，在數(shù)學(xué)上也是非常完美的，修正廣義相對(duì)論的動(dòng)向得不到廣泛的支持。

時(shí)至今日，多數(shù)科學(xué)工作者都根據(jù)廣義相對(duì)論理解宇宙。世界各地都在試圖探測(cè)廣義相對(duì)論預(yù)言的引力波等現(xiàn)象。廣義相對(duì)論誕生的100周年中，人們對(duì)它的評(píng)價(jià)也發(fā)生了巨大的變化。下個(gè)100年，廣義相對(duì)論又將會(huì)走上怎樣的旅程呢？