提出广义相对论

在狭义相对论发表以后，爱因斯坦科学研究的主流就在于探索更广泛的理论，这就是广义相对论。但是这个理论只局限于彼此做相对运动的参考系，而不能用于参考系的一般运动。他力图突破这种限制，设法解决在一般情况中的相对论问题。

1925年，爱因斯坦在柏林的家里面，当时他46岁1907年约翰·斯塔克要爱因斯坦为《放射学和电子学年鉴》写一篇关于狭义相对论的专题论文。在写这篇文章时，他忽然想到，几乎所有自然规律都可以在狭义相对论的框架内加以讨论，而惟独引力定律不行。

最令他不满意的是，虽然狭义相对论对惯性和能量之间的关系已经做了明确的阐述，但是对惯性和重量或引力场能量之间的关系并没有阐述清楚。他意识到这个问题不可能在狭义相对论的框架内得到解决。如何下手呢？

这时，他想到了老朋友格罗斯曼一位很有名气的数学家，恐怕只有借助于老友的帮忙自己的设想才会在现实中被找出来的。

两个好朋友，把物理和数学两方面的知识结合一起，终于又有了新的发现。

引力实际上是不存在的，两个物体之间被人们称为引力的作用，其实只是物理作用使物体的周围空间发生了弯曲，从而对另一个运动的物体产生了作用。

这就是爱因斯坦的广义相对论的总体内容。

为了能够说服人，爱因斯坦特意举了一个例子，以证明引力的存在只是人们的一种误解。

假设一只球在桌面上滚动着，如果它的运动前方有一个凹下去的小坑，球就会转向小坑，运动路线发生改变。可是，这是我们站在桌子旁观察这一细节。

倘若人们这时是在桌子的正上方来观察这一现象，也许是无法看到桌子上的小坑的，可是忽然发现球的运动路线发生了改变，人们自然就会想到是什么改变了球的路线。

1913年夏天，爱因斯坦邀请居里夫人一家人，到安卡丁奴的山谷旅行。

居里夫人的两个女儿和爱因斯坦的小儿子，在最前面蹦蹦跳跳地走着。稍后几步，爱因斯坦用那充满灵感的声音，把在他脑际里盘旋着的概念，说给居里夫人听。居里夫人是全欧洲能了解他的理论的少数人士之一。

孩子们有时候也竖起耳朵，听着那些不懂的术语。爱因斯坦边走边专心地思考着，他走过悬崖的边端，攀上矗立的岩壁。

他忽然站住，捉着居里夫人的手，大声地叫：“夫人，你明白了吧！问题是在于当电梯在真空中掉落时，在乘客身上所发生的变化呀。”

在真空中掉落的电梯？孩子们听了这种奇妙的话，不禁哈哈大笑起来。不过，孩子们自然不知道，解开“广义相对论”的关键就在这里。

1905年发表的相对论，附有一个条件，那就是：“以互相等速运动的两个世界为条件。”因此，给它取名叫做“特殊相对论”，又称“狭义相对论”。

那么，在有加速度的世界，那又怎么样呢？爱因斯坦本来就对他自己的相对论感到不满。他很担心，对于有关重力的事情，一点也没有着手研究。不附那个条件的“广义相对论”，难道不能成立吗？他不时地为这个问题伤透脑筋。

有一天，他听到一个从很高的建筑物上摔下来而肤发无损的工人说，当他摔下来的时候并没有感到重力。这句话使他有所领悟。自那以后，他又下了很多功夫。

从安卡丁奴的山谷旅行后，他向好友数学教授毕克说：“我的相对论已出现一道曙光了。”

“那么，仍旧是重力的问题吧？”毕克问道。

“是的，假定这里有很长的电梯，而我就在那里。现在它的钢索忽然断了，我会变成怎么样呢？”

“当然，你将和电梯一同坠下来，所以，你在电梯上不能站稳。”

“对。这时候我丢下手帕，在电梯外面的人看来，电梯、人、手帕都一样地向下降落。降落的速度和重量没有关系，所以，都以同样的速度降落。”

“另一方面，在电梯里的我，是摇摆不定的，手帕也不会落在地上，只停留在我放手的那个地方。因为我不晓得电梯正在降落，会以为这里怎么失去了重力。假如轻轻地推那停留在空间的手帕，它就顺着那个方向，一直运动，直到碰到墙壁才停止。”

“这真是有趣的想法。你想给它们加上相等的重力，而使它们在这个世界内做着加速度运动，也具有相对性，是吧？”

“不错，在电梯里的我一点也不知道，我到底是在重力场，或者是在毫无重力的大气中。电梯即使是浮在毫无重力作用的所谓‘绝对静止的空间’中，里面的状态还是一样。”

“有道理。”

“再假定在电梯的顶端系上钢索，用和重力的加速度同样的力量往上拉。那么，外面的人会怎么说呢？一定是说：‘呀，电梯上升了。’但在里面的人一定说：‘我在电梯里面，站稳双脚，取出手帕丢下，它就会落在地上。”

“你讲得很有道理。在电梯里面的人，没有发觉是电梯开动了，满以为是自己的身体产生了重量。”

“是啊。因为没有一点证据可以认定电梯已经开动。只是就像我们在地球上一样的，身体有重量，丢下手帕也会掉落在地上。换一句话说，由于这个电梯的实验，可以说明牛顿所谓两个质量：惰性的质量与重量的质量是完全相同的理论。”

“那么，在那个电梯的世界里，光的传导的法则，又是怎么样的呢？按照你的理论，光的速度是不变的吧？”

“是的。假定电梯有一个小洞，光线从那里水平地射进来。当光线照到对面的墙上之前，电梯会稍微升高，所以，光线必将照到对面墙上稍低于小洞高度的地方。

“我认为光和投掷皮球一样，都会由于重力的作用，而向下弯曲。”

“你说光会因重力而曲折？”

“是的。我想，重力也和光、电磁波一样，是从物体发出的‘波’。我们已经能证明：电磁波是眼睛看不到的光，而它的粒子是以和光的粒子相同的速度运动着。重力也是一样，即使再快，要作用到对方，一定要经过一些时间才行的。”

“这真是惊人的、革命性的理论。听到你的说明，觉得很有道理，不过，假如有方法能证明就好了。”毕克叹口气。

爱因斯坦接着答道：“证明的方法是有的。只要在天空因日蚀而转黑时，拍太阳附近的照片来看就行。星光通过太阳旁边时，由于太阳的重力关系，光所经过的路程一定是弯曲的。”

爱因斯坦在维也纳的物理医学大会上发表这个理论的时候，有赞成的，也有反对的。经过激烈的辩论之后，爱因斯坦做了断然的结论：“希望在明年日蚀的时候，拍摄星球的照片，来验证我的理论是否正确。根据我的计算，光曲折的角度是0.83秒。”

1915年，爱因斯坦还运用自己的广义相对论，成功的解释了水星运动近日点的运动问题，这是大科学家牛顿一直没能解释清楚的一个大问题。

战争的烟火，没有使爱因斯坦停止他科学研究的脚步，八年的刻苦努力，终于锤炼成了广义相对论。

广义相对论的出现，使得人们对于引力，又有了新的认识。它不仅带来了科学史上伟大的革命，甚至在人类的思想史上也是最伟大的成就——它揭示了时空是物质及运动的存在形式的新观念，彻底地改变了人们的自然世界现。

广义相对论问世后，爱因斯坦的科学的研究脚步并没有停止。

当时在柏林大学，人们对于爱因斯坦分为两种态度：

一些人讥讽和嫉妒他，一个衣冠不整，不足以为人师表的人，只会滔滔不绝地给学生们进述一些课本上也没见过的东西的人，他凭什么拿着高薪，而且还不断被人捧上天。

另一些人则是赞誉他的，他是一个一点架子都没有的人，他对待任何人都是一样的，而且他喜欢毫不保留地向人们讲起自己的科学研究。

根据自己的广义相对论，爱因斯坦又一次想起了童年时代的一个梦想，在茫茫的宇宙里，究竟是一个什么样子呢？

于是，根据广义相对论，爱因斯坦又开始了对宇宙世界的研究。

不久，他提出了一个有限无边的静态宇宙模型的观点。

静态，即字宙间的物质分布都是均匀的，无论从哪里看宇宙，都是相同的。

有限无边，排除了天国之类的东西，却又是圆浑浑的一片，没有边界。

后来的事实证明，爱因斯坦的这一结论是错误的，可是他的研究态度和方法却是正确的。正是在他的宇宙学提出后，后世的学者们纷纷建立了许多不同的宇宙学体系，从而产生了一门新的学科——代字宙学。

因此，时至今日我们不得不承认，人类的宇宙学研究，是从爱因斯坦那里开始起步的。

1918年，德国投降了，从而也正式标志着第一次世界大战终于结束了。爱因斯坦回首战时的日子，他的心情已经能够平静下来了。

战时他并没有虚度每一分光阴，他为争取和平曾积极奔走。因为没能得以实现，他只好把自己的全部精力又投入到自己的科学研究中去了，结果，他成功了。

爱因斯坦与第二位妻子艾尔莎广义相对论的提出，使他更加为世人所瞩目了。

早在那1905年，爱因斯坦发表他的狭义相对论时，他就向那些不相信自己的人宣布：

“只要有日蚀，就会发现星体是转动的。”

于是，许多不相信这一说法的人一直都在寻找机会能够验证一下。

可是，许多即将到来的机会，都在一瞬间又消失了。

1912年，一支阿根廷的远征队曾经准备检验光的弯曲度，却由于连遇阴雨天，只好取消了试验计划。

1914年的夏季，一支德国远征军准备去观察日蚀，却由于战争的来临而放弃了考察计划。

1916年，一位美国人观察了日蚀，却没有得到任何结果。

1916年的春天，英国剑桥大学的爱丁顿教授得了一份《广义相对论基础》，作为天文学家，爱丁顿教授十分重视这篇文章，英国皇家天文学会特意进行了刊载，在英国科学界。第一次听说有人向牛顿的万有引力发出挑战，科学家们对此议论纷纷。

“牛顿的万有引力定律已经诞生了两个多世纪，今天，却有一位德国科学家出来否定它了。”

“是战争的阴谋吗？”“德国人难道也想从科学界打击我们吗？”科学界的许多人对于爱因斯坦的理论都持有一定的怀疑态度，特别是由于两国正处于交战时期，许多科学家对于爱因斯坦的理论都没有多大的兴趣。

但是，爱丁顿教授也是一位积极的反战主义者，作为自然科学家，他相信爱因斯坦的理论。

在他的热情倡导下，皇家天文学会决定组织现测筹备委员会，等待下次日蚀出现时，派遣远征队前去观测。

1918年，战争停止了，英国皇家学会正式成立了日蚀观测远征队，准备派出两支队伍，分别去非洲西部和南美洲的索布腊尔进行观测，这一次，爱丁顿教授决定亲自担任赴非加帕力普林西比岛的远征队的队长，亲自进行验证。

1919年春天，经过多方面的准备工作后，英国的天文远征队双双启航了。

许多人断言，爱丁顿是个疯子，竟然轻易去相信一个外国人的话，他一定不会成功的。

爱丁顿教授对此只是付之一笑，无论爱因斯坦的理论是否成功，观测后至少能够弄明白，牛顿和爱因斯坦两个大科学家，谁的理论能够站的住脚呢？

无论如何，都应该去尝试下一才好的，爱丁顿教授下定了决心。1919年的4月23日，爱丁顿率领的远征队顺利到达了普林西比岛，由于距离日蚀的观测日期5月29日已经没有几天了。爱丁顿教授立即组织队员们投入了紧张的工作中。

搭好了帐篷，架上望远镜，调好视距，试拍照片，一切准备工作都在忙中有秩顺利地完成了。

人们焦急地盼望着5月29日的快点到来，到时候一切就可以真相大白了。

可是天并不随人愿，到了这一天，一大早天空就阴云密布，不但没有晴天的样子，不一会还下起了倾盆大雨。

爱丁顿教授此刻在帐篷中再也坐不住了，难道老天也会这么残酷吗？自己顶住了各方面的反对意见，终于争取到了政府对于自己观测的赞同，随后又急忙来到这里，二十几天的紧张准备，就是为了这一天，可是……

有些队员开始抱怨起来了。

“放着家中的好日子不过，上这来干什么啊！”

“别听德国人在瞎吹，上帝都不信他的，否则怎么偏偏今天下雨呢！”

爱丁顿此刻毫无心情去理会人们的那些难听的话，他一直在心中默默地做着打算，无论如何，一定要拍摄一些照片回去，要争取每一分钟有可能出现的瞬间。

好在下午时，雨总算停了下来，只是阴云还是没有散去，月亮渐渐升起，遮住了太阳，在它的周围形成了一个亮圈，一片朦胧和静寂。

星星呢？星星在哪里？

爱丁顿焦急地盼望着。

无论如何，拍摄计划应该照常进行，爱丁顿教授命令助手们把镜头对准了夜空，一张，两张，在拍了十几张片子后，爱丁顿教授似乎看见在谈谈的云彩后面，露出了几颗亮晶晶的星星。

“快拍，千万别放过这个机会啊！”爱丁领教授总算松了一口气，无论如何，也许会有一点收获的。

拍摄完毕后，爱丁顿教授的心情再也无法安定下来了，他决定连夜冲出底片，看一下能否拍到了自己需要的东西。

一张，照片上只是一个白色的球。

二张，一片模糊的黑团。

最后一张出来了，灰色的天幕上，紧挨着太阳，有了几个清晰的黑点。

太好了，结果终于出来了！

爱丁顿教授是一个非常谨慎的人，他小心地收起了这张珍贵的照片，没有大肆张扬。此刻，拍摄任务已经结束，他只是希望立刻返回伦敦，会同另一支队伍拍到的照片，那时恐怕才能得出一个肯定的结果。

幸好，在那个特殊的日子里，远征索布腊尔的另一支远征队遇到了一个睛天，顺利地拍摄了一组清晰的照片。

爱丁顿教授坐下来，认真地观察了那组照片。太阳的周围分布着十几颗星星，十分明显地可以看出，星星们明显向外偏转了一个角度。

是的，没有什么让人不相信的，爱因斯坦的理论是完全正确的，爱丁顿教授确信。

1919年11月6日下午，这个日子是不能让人轻易忘记的。

就在这一天，英国皇家学会和皇家天文学会在伦敦举行了联合会议，听了远征队归来后的观测报告，英国科学界举足轻重的人物都出席了这次会议，人们怀着激动的心情，期待着一个盼望了很久的结果。

皇家学会会长，电子的发现者汤姆逊教授站起来向大会致词，在他的身后，是一张巨幅的牛顿画像，汤姆逊庄严的声音响了起来：

今天，我要把一个令人振奋的消息在这里告诉大家，爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就。

相对论对于引力的解释是正确的，我们的实际观测已经证实了这一点，我们一定要把它告诉世人，我想，这也是我们的先驱牛顿教授所期盼的。

英国科学界这一振奋人心的消息很快就传到了德国，爱因斯坦听说后，心情也十分地激动。

科学是永远没有国界的，它造福的永远是全世界的每一个角落。

1919年11月7日开始，爱因斯坦成了欧洲各大报纸上的焦点人物了，尽管当时，没有几个人真正懂得广义相对论的内涵，只是媒体的力量，使他成为一个尽人皆知的热点人物。

伦敦的《泰晤士》报上高呼：

牛顿的理论被彻底推翻了，剑桥将不再辉煌。

柏林的伽林新娜上则写道：

世界历史上的新伟人，当属阿尔伯特·爱因斯坦。

总之，爱因斯坦在一夜中成了令人瞩目的伟人，许多国家都发来了热情的邀请信，请他去那里访问演讲，国内的大学，更是各争风骚，爱因斯坦的演讲会，总是会挤的水泄不通。

爱因斯坦与他的第二任妻子艾尔莎其实，在众多的听众中，并非全是学术界中那些渴望知识的人，许多人只是想赶一个时髦，凑凑热闹，同时顺便一睹这位震惊大地的世界伟人的尊容，至于讲些什么，那就不是他们感兴趣的啦。

令人意外的是，英国的《泰晤士》报对于爱因斯坦的宣传是超乎寻常的，不仅每天的头版都在刊登着有关相对论的内容，副版上还连载登出了标题为“相对论发现者的传奇经历，”文中大肆渲染他早年就已离开德国，后加入瑞典国藉的奇特经历。

许多人为此纷纷预言：新时代将是一个和平的年代。德国科学家的预言，却被英国科学家们在事实面前给验证了，不久以前，两个敌对的国家还在炮火相追呢，可是今天它们的科学家已经站在同一战线上了。难道这不是一个和平的信号吗？

为了感谢英国天文学家及科学界的真诚，爱因斯坦接受了《傣晤士》报的专访，借此机会表达了他对英国人的感谢之情：

我十分感谢英国科学界耗费了大量的时间和金钱，验证了我的理论，你们对于科学的求真精神，是我所深深敬佩的，如果没有你们今天的工作，也许我的有生之年是很难看到我的理论得到有力验证的一天。

因此，我万分地感谢你们，科学永远是没有国界的。

最后，我还想对新闻界要说的是，你们的报纸上关于我个人生活的某些报道，是一种完全的离奇想象，读者们看完后，就当作一个笑话罢了，今天我被你们称为“瑞士的犹太人”，可是有一天在我成为一个不被欢迎的人时，恐怕我得被称为“一个讨厌的德国人”了！

在如此巨大的荣誉面前，爱因斯坦是十分高兴的。但是，爱因斯坦又是善良的、冷静的，这一切并没有改变他，他没有力量去改变外面的世界，在巨大的荣誉面前，在众多的阿谀奉承面前，他从未改变自己的一切。

他仍然是一身极其简朴的打扮，嘴里叼着他的大烟斗，对于以前的朋友，他仍然一如既往的笑脸相迎。

一切虚荣的东西都不能改变他，他仍然是那个喜欢独自思索，显得有点离群索居，却又和蔼善良的爱因斯坦，没有人会改变他，没有什么事会改变他。在科学界，他那优秀的人格魅力影响了一代又一代后继之人，成了被人广为传颂的动人话题。