物理

愛因斯坦為何如此重要?

這位傑出科學家的心血結晶,改變了人類文明,創造的價值難以估計!

撰文/格林恩(Brian Greene)
翻譯/甘錫安

物理

愛因斯坦為何如此重要?

這位傑出科學家的心血結晶,改變了人類文明,創造的價值難以估計!

撰文/格林恩(Brian Greene)
翻譯/甘錫安

愛因斯坦曾經說過,只有兩樣東西可能是沒有極限的,其一是宇宙,其二是人類的愚蠢。此外他也坦承,自己其實不是很懂宇宙。

我們聽到這句話時,會偷笑一下,至少嘴角會微微上揚,但完全不會反感。原因就是「愛因斯坦」這個名字代表慈祥和藹的智者,他已經成為探索智慧的正統與力量的象徵。

1905年,愛因斯坦在科學界聲名大噪,人們稱這一年是他「重要的一年」。當時他在瑞士專利局每天工作八小時,每週工作六天,利用閒暇時間撰寫了四篇論文,改變了物理學的發展。他在當年3月提出:光不是一種波動,而是由稱為「光子」的粒子構成,這項發現奠定了量子力學的基礎。兩個月後,愛因斯坦的計算為原子假說提供了可測試的預測,後來藉由實驗確定,證明物質由原子構成。到了6月,他完成狹義相對論,發現空間和時間具有其他人未曾預測的特質。簡而言之,距離、速度和時間長度,三者是相對的,取決於不同的觀察者。為了總結這個理論,1905年9月,愛因斯坦推導出狹義相對論的結果,這個結果後來成為全世界最著名的方程式:E = mc2。

科學通常以小碎步的方式前進,很少像發佈警報般預告驚天動地的發現。不過這位科學家在一年之內發出了四次警報,具創造性的見解可說無與倫比。極短的時間內,科學界就感受到愛因斯坦的研究成果正在改變科學家對相對性的基礎理解,然而對一般大眾而言,愛因斯坦還沒有成為愛因斯坦。

1919年11月6日,情況開始轉變。

愛因斯坦在狹義相對論中提出任何物體的速度都不可能超越光速。這個理論明顯與牛頓的重力理論互相衝突。在牛頓的重力理論中,重力可穿越空間,即時產生影響。由於這個隱約浮現的矛盾,愛因斯坦勇敢試圖改寫已有數百年歷史的牛頓重力,這項工作極為艱鉅,連他的忠誠支持者也認為極難實現。德國科學界泰斗普朗克(Max Planck)曾說:「身為老朋友,我必須勸你放棄……你不可能成功,即使你成功,也不會有人相信你。」愛因斯坦從不屈服於權威,繼續堅持、再堅持,努力近10年之久。

1915年,愛因斯坦終於發表廣義相對論。這個理論以空間與時間中的扭曲以及彎曲為基礎,令人驚奇的嶄新概念澈底改寫重力。依據廣義相對論,地球並非抓住從你手中落下的茶杯,提早結束它的壽命,而是地球使周遭環境彎曲,使茶杯沿時空滑水道下滑,最後接觸地面。愛因斯坦指出,重力顯現在宇宙的幾何結構中。

愛因斯坦提出廣義相對論至今100年來,物理學家和歷史學家拼湊出一致但複雜的廣義相對論誕生過程。然而,細讀他的研究過程不僅完全無法理解愛因斯坦創造性的跳躍,反而為這個理論令人驚奇的創意和讓人折服的美,更增添一層光彩。


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