来源:bigthink
撰文:Ethan Siegel
翻译:任天
1925年,尼尔斯·玻尔和阿尔伯特·爱因斯坦在保罗·埃伦费斯特家中讨论了很多话题。玻尔-爱因斯坦之争是量子力学发展中最有影响的事件之一。今天,玻尔最具影响力的是他的量子贡献,但爱因斯坦更出名的是他对相对论和质能等效的贡献。
科学是人类智慧的结晶,那些最伟大的科学家做出了尤为重大的贡献。不过,即使他们作为个人从未存在过,他们所引领的每一项伟大的科学进步最终都会发生。
如果让普通人说出自己脑海中印象最深刻的一位科学家,你可能最常听到的一个名字就是阿尔伯特·爱因斯坦。这位物理学家已经成为20世纪标志性的人物之一,在众多科学事件发挥了举足轻重的作用;也许正是他亲手颠覆了主宰科学思想200多年的牛顿物理学。他最著名的方程,E = mc²,是如此有知名度,以至于连不知其含义的人都耳熟能详。他因在量子物理学方面的建树而获得诺贝尔奖,而他最成功的理论——广义相对论,即我们现在所用的引力理论——在首次提出100多年后,经受住了所有的检验。
那么,如果爱因斯坦从未存在过,世界会有什么不同?会不会有其他同样伟大的物理学家出现,并取得完全相同的成就?这些科学成就会很快实现,还是要花更长时间,甚至于有些可能至今都未发生?难道我们需要一个同等份量的天才,才能实现他的伟大成就吗?或者,我们是否严重高估了爱因斯坦的罕见性和独特性,仅仅因为他只是在正确的时间出现在正确的地点,并拥有正确的能力,就把他提升到了我们心目中不应该的至高位置?这是一个非常值得探索的有趣问题。就让我们来一探究竟吧。
1919年,亚瑟·爱丁顿的观测实验结果表明,广义相对论可以用于描述大质量物体周围的星光弯曲,从而推翻了牛顿的理论。这是爱因斯坦引力理论的第一次观测实证。
爱因斯坦之前的物理学
1905年被称为爱因斯坦的“奇迹年”,当时他发表了一系列论文,而这些论文后来为物理学的诸多领域带来了革命性的突破。不过,在那之前的很短时间内,物理学取得了大量的进展,使许多长期以来关于宇宙的假说受到了极大的挑战。两百多年来,艾萨克·牛顿在力学领域里堪称无人能敌,他的万有引力定律既适用于太阳系中的天体,也适用于从地球某座山上滚下来的球,或是从大炮中射出的炮弹。
在深信牛顿学说的物理学家眼中,宇宙有着莫大的确定性。如果你能写下宇宙中每一个物体的位置、动量和质量,你就能以任意精度计算出它们在任何时刻的演变。此外,空间和时间是绝对的实体,引力以无限的速度运动,具有瞬时效应。整个19世纪,电磁学也发展迅速,揭示了电荷、电流、电场与磁场甚至光本身之间的复杂关系。有赖于牛顿、麦克斯韦和其他许多科学家的成功,物理学的很多问题似乎都已经解决了。