可是,天文學家們花了幾十年時間都沒有找到這顆神秘的火神星。愛因斯坦用廣義相對論最終揭開了火神星之謎。原來,由於太陽的巨大質量,使周圍時空發生了彎曲,水星是離太陽最近的一個星,受這種影響最大,根據廣義相對論計算,恰好每個世紀應該有43秒的近動,根本不存在什麽火神星。其他行星離太陽較遠,那裏的時空性質相對改變較小,因此仍可以用萬有引力定律較好描述。

    火神星的錯誤預言暴露了牛頓萬有引力的缺陷,證明了廣義相對論是正確的。

    廣義相對論的第二個驗證是光線在引力場中的偏移。1916年,英國天文學家愛丁頓得到了一本《廣義相對論基礎》,他一眼就看出了這篇論文的偉大意義。在其中,愛因斯坦預言光線在經過太陽邊緣時會發生1.7秒的偏轉。為了驗證這一理論,愛丁頓苦苦等了4年,終於等到了1919年5月29日的日全食機會,這就是本文開場那一幕。

    廣義相對論的第三個驗證是引力頻移。愛因斯坦預言,在引力場中,光的譜線將向紅端移動。因為引力場越強,時空彎曲越厲害,時間就會變慢,光的頻率也就會變慢,而紅光是可見光中頻率最低的,所以,光的譜線要向紅端移動。1925年,美國天文學家亞當斯對天狼伴星光譜線的觀測證實了引力頻移。

    60年代以來,脈衝星的發現、黑洞的探索、河外星係的紅移、大爆炸宇宙理論的提出,都表明了廣義相對論是指導人們認識世界的有力武器。

    但是,愛因斯坦當年預言的引力波,至今還沒有找到,相對論是否真正是引力之謎的謎底還有待科學的驗證。可以肯定的是,廣義相對論把人們對引力的認識大大提高了一步。

    愛因斯坦的預言

    當科學界還在努力理解狹義相對論和廣義相對論時,愛因斯坦已經對這兩種理論感到不滿意了。雖然狹義相對論把經典力學與電磁理論從基礎上統一起來了,廣義相對論又進一步把相對性原理從慣性係擴大到非慣性係,但是引力和電磁兩大相互作用卻沒有統一起來,而愛因斯坦追求的目標是世界的統一性。

    愛因斯坦又向新的更高目標攀登了。在完成廣義相對論之後,他立即著手建立統一場論,試圖把引力場與電磁場統一起來。他把建立統一場論看作是發展相對論的第三階段。

    愛因斯坦從1923年開始到1955年去世,把後半生的主要精力都投入到建立統一場論的工作中,但是最終沒有成功。

    不是統一場論的大方向錯了,也不是愛因斯坦的個人智慧不夠,而是客觀曆史條件還不具備,還缺乏經驗和事實作為向導。

    狹義相對論的建立依據了兩個基本事實,即相對性原理和光速不變原理,廣義相對論有慣性質量和引力質量相等的基本事實為依據。統一場論卻沒有事實作根據,愛因斯坦隻能作一些數學上的簡單努力,因而失敗了。

    當愛因斯坦孤獨一人、埋頭於統一場論研究的時候,從他身邊奔馳而過的是量子物理學、原子物理學、固體物理學的時代洪流。許多科學家對愛因斯坦脫離了物理學的發展主流深感惋惜,但愛因斯坦卻始終堅持對統一場論的研究是有意義的。他在晚年時對他的老朋友索洛文說:“我完成不了這項工作了,它將被遺忘,但是將來會被重新發現。”

    曆史正像愛因斯坦所預言的那樣。

    人們後來發現,宇宙中不隻有電磁相互作用和引力場相互作用,還有強相互作用和弱相互作用。1961年到1968年,物理學家格拉肖、溫伯格和薩拉姆提出了弱相互作用和電磁相互作用的統一模型,並得到了實驗的驗證,他們因此獲得了1979年諾貝爾物理獎。

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