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“爱因斯坦的预言又对了”,但能抵消他这5个错误吗?

昨晚,人类拍下的第1张黑洞照片公布后,一句惊呼响彻全网:爱因斯坦又对了!

102年前,爱因斯坦的广义相对论率先对黑洞作出预言,从此成为许多科幻电影的灵感源泉。科学家陆续通过一些间接证据证实了黑洞的存在,但人类始终没有真正“看到”过黑洞。不过,200多名科研人员历时10余年、从四大洲8个观测点“捕获”的视觉证据,最终还是证明了这一理论。

不过,本文无意再歌颂爱因斯坦对人类社会作出的伟大贡献。相反,即使是再才华横溢的人,也不时会犯错误,正是这些错误的存在,才显示出科学成就的取得有多么不易。接下来,本文将盘点爱因斯坦科学生涯最重要的5个判断错误:

1、爱因斯坦自称“最大的错误”

爱因斯坦生平成就显著,但作为人类,他出错也不少。据他自己说,他最大的错误是关于宇宙常数的。

1916年,在他发表的几个描述引力如何在广义相对论中起作用的方程式中,他加入了宇宙常数的概念,而这其实是出于他对静态宇宙的哲学信念。宇宙常数抵消了宇宙中引力收缩的趋势,从而得到静态宇宙的解。

然而,没过多久,天文学家发现了宇宙并非静止而是在膨胀的证据,爱因斯坦也因此放弃了宇宙常数,将其从方程中去掉。有传言称,爱因斯坦将这当成他“一生中最大的错误”。

不过,在1998年爱因斯坦去世之后,天文学家发现宇宙不仅在膨胀,而且膨胀随着时间推移逐渐加速。为了解释这一现象,科学家又将宇宙常数重新引入了广义相对论方程。

2、E=mc^2的证明问题

1905年是爱因斯坦奇迹般的一年,在这一年他发表了许多著名的论文,其中一篇就是证明E=mc^2。

当时有许多科学家在致于研究“静能”和大质量物体间的关联,但总是不能成功。许多人都得到质能方程E=Nmc^2,但在这里N=?这个问题上,众人意见不一,直到爱因斯坦出现。然而,当时爱因斯坦得到的这个方程只适用于处于完全静止状态的粒子。虽然这位科学伟人发表的狭义相对论认为物理规律和观察者的参考系无关,他本人的质能方程却不适用于运动中的粒子。

他后来试图纠正这个问题——一生中不少于7次——但每一次都被证明是有缺陷的。

换而言之,他的这个方程式是与参考系有关的。直到6年后,冯·劳伊(Max von Laue)等人才找到了其中的关键问题:人们必须摆脱动能的概念,传统动能——KE=1/2 mv^2——只能在非相对论极限下出现的地方。

3、敌视量子力学

1905年,爱因斯坦关于光电效应的论文帮他拿下了诺贝尔奖,同时,这项开创性工作最终催生了一个全新的研究领域——量子力学。

尽管如此,爱因斯坦却越来越看不起这个“暴发户”一般的力学体系。对他来说,这个体系过于神秘,是纯粹的理论研究,很难在现实中得到证实。

他特别反对量子力学明显的终极结论,即宇宙是不确定和混沌的。他也反对著名的薛定谔猫悖论背后的思想。

4、坚持统一场论

尽管爱因斯坦用光电效应理论为量子力学打下基础,但他从未摆脱经典物理学的思维定式,因此,他在晚年花了大部分时间试图在经典框架下统一引力方程和电磁学方程,建立所谓的统一场论。

在努力研究统一场时,爱因斯坦被德国数学家克鲁扎(Theodor Kaluza)在1921年提出,随后经瑞典物理学家克莱因(Oskar Klein)改进的一个假设所吸引。他们指出,如果宇宙有5个维度——3个我们熟悉的空间维、1个时间维和1个蜷曲而不可见的第5维——则有可能构建一个对电磁力和引力的统一描述。对于爱因斯坦而言,这个理论迷人的一面是,它是纯经典的。

最终,他建立统一场论的努力一无所获。但是,他可能为现代弦论中的高维数学提供了灵感。

5、对引力波犹疑不定

爱因斯坦在1916年完成广义相对论后不久,就预言了引力波的存在。他证明了物质会令空间弯曲,那么运动物质应该可以造成空间的振荡扰动。不过,他随后开始怀疑这样的扰动在物理上是不是真实存在。

他在1936年提交给《物理评论》的论文中宣布,自己的想法有所改变。不过,这篇题为《引力波是否存在?》的文章由于未能通过同行审核,没能在杂志上发表。事后证明,审稿的美国著名宇宙学家罗伯逊(Howard Percy Robertson)在审稿意见中正确地解释了爱因斯坦思考中的关键错误。

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