牛顿曾经说过:如果说我看得比别人更远些,那是因为我站在巨人的肩膀上。(当然,这句话被质疑是牛顿在嘲讽胡克的矮小身材,不过这就另当别论了,本文并不过多赘述了)
诚然如此,牛顿创建的经典力学除了基于自身对事物的敏锐观察能力外,还基于开普勒的研究数据,以及继承了伽利略的实验逻辑思维。
同样地,爱因斯坦的成就也是建立在前人探索的基础之上的。
到目前为止,还没有发现超越时代背景而提出跨时代的理论。牛顿力学,相对论以及量子力学都是基于时代背景的。
没有爱因斯坦,狭义相对论的发现应该会推迟5~10年,而广义相对论可能就推迟的时间比较长了,我认为这个尺度应该是10~50年。但绝对不会超过50年,至于原因,我在会在文中陈述
在爱因斯坦之前,光速不变已经被麦克斯韦所预言,此后还有索菲水流实验,迈克尔逊莫雷实验,以及马赫对牛顿力学的批判。
狭义相对论在20世纪初已经呼之欲出了,比如洛伦兹在爱因斯坦之前就开始根据光速不变的实验事实将伽利略变换拓展到了洛伦兹变换,还有庞加莱对绝对时空观的质疑。现在狭义相对论中的时间膨胀公式、质速关系公式、尺缩效应公式都引入了洛伦兹因子。
洛伦兹
爱因斯坦最突出的贡献就是首次将以太彻底pass掉,还有就是将光速不变提升成了公设。从此才建立了狭义相对论。
如果没有爱因斯坦,我认为很可能是洛伦兹或者庞加莱完成狭义相对论的建立。这个时间点不应该超过10年。当时科学家距离狭义相对论唯一的一层纸就是:是否抛弃以太。毕竟很多科学家在那时被束缚在绝对时空观的桎梏中。轻易地否定以太就是藐视牛顿力学权威性的表现,所以包括洛伦兹,庞加莱在内的科学家都在犹犹豫豫。唯独爱因斯坦力挽狂澜地拿掉了以太。
狭义相对论一旦建立,那么过渡到广义相对论就是必然趋势。不管是谁首先建立起狭义相对论,其都有一个致命的局限性,那就是狭义相对论只适用于惯性系,要想将非惯性系纳入到相对论中,那就要重新审视牛顿力学。
我想即便是另一个人提出狭义相对论,他也必须面对这样的问题。
而从狭义相对论到广义相对论的必经之路就是假设惯性质量等效于引力质量的等效原理。
等效原理的电梯思想实验是爱因斯坦独创的。这个思想实验是爱因斯坦在1911年提出的,并且用了4年时间将时空弯曲量化了,并推导出著名的引力场方程式。由此标志着广义相对论的诞生。