广义相对论问世

1912 年冬天，当第一场瑞雪普降人间的时候，大地白茫茫的一片好干净，天与地之间一片澄明，人们纷纷来到雪地里堆雪人、打雪仗。

爱因斯坦踏着地上的积雪，口里哼着一曲古老的歌谣，又回到了苏黎士

（瑞士）联邦工业大学。从这时起，他有了一笔丰厚而稳定的收人，生活得非常幸福美满，对自己的婚姻也觉得很满意。

然而好景不长，1914 年 4 月，爱因斯坦又把家搬到柏林，在那里，爱因斯坦接受了普鲁士科学院的一个职位。那年夏天，他的妻子和两个儿子在瑞士度假，由于一次大战的爆发而不能返回柏林，几年之后，这一被迫性的长期的两地分居导致了离婚。

爱因斯坦厌恶战争，他曾利用自己的影响，号召人们同法西斯主义进行坚决的斗争，并不惜代价去阻止罪恶的战争，“他必须准备坐牢，准备经济破产，总之，他必须准备为他的祖国的文明幸福的利益而牺牲他个人的幸福”。他还直言不讳地批判了德国军国主义。

但爱因斯坦始终没有忘记自己肩上所担负的神圣的使命，他更加全神贯注地去完成他的广义相对论。

为了研究广义相对论，爱因斯坦可真是不要命了，多年以来没有规律的生活，给他的身体造成了巨大的伤害，肝炎和胃病几乎要把他给摧垮了。

爱因斯坦以为自己得了癌症，于是，他更加自觉地抓紧一切时间，真是达到了不吃饭不睡觉的地步。

为了研究，他把自己关在一间小阁楼里，把门从里面反锁着，不让任何人打扰，只是到了黄昏时分，他才出去放放风。

两个星期之后，爱因斯坦面无血色地从小阁楼里走了出来，手里抱着一叠厚厚的文稿，大声地向世界宣布：我研究出来了！就这样，广义相对论诞生了。

1916 年，在《物理学》杂志上，他发表了《广义相对论的基础》一文。诺贝尔物理奖金获得者马克斯·玻恩把广义相对论看作是“人类关于大

自然的思想的最伟大成就，是哲学的深度、物理学的直觉和数学的技巧的最惊人结合”。

广义相对论是一种没有引力的新引力理论，是适用于所有参照系的物理定律。

广义相对论认为，时间空间与物体运动整体的不可分割性，不但在匀速直线运动情况下存在，而且在有加速度运动的情况下，也同样存在。

爱因斯坦还进一步指出，加速度运动与引力场（重力场）引起的运动就是一回事，是等价的或等效的。这就推广了相对论的基本内容。

根据等效原理，引力可以等效为加速系统中的惯性力。引力可以被一个加速系统完全抵消，引力也可以用一个加速系统体现出来。

这样，爱因斯坦就把引力进一步归结为由加速系统所体现出的时空几何特征。不同的加速系统就有不同的时空几何特征，则就代表不同的引力场。所以，爱因斯坦的广义相对论又把引力与时间空间的几何特征联系起来

了。所谓几何特征，那就是时间、空间距离的测量，时空的弯曲性质等。那么，引力究竟是什么呢？引力就是时空的弯曲，在广义相对论中引力

的本质就是时空弯曲，引力本身已不存在。

比方说，有两个质量很大的钢球，由于受万有引力而相互吸引，相互接近，这是牛顿的看法。

爱因斯坦的广义相对论则并不认为两个钢球间存在吸引力，它们之所以接近，是由于时空好像一张原来拉平的膜，现在两个钢球太重使这张膜压弯了，这时两个钢球是由于沿弯曲的膜滚到一起，即由于时空弯曲而沿短程线运动。可见二者是根本不同的引力理论。

爱因斯坦认识到，我们所生存的具有长、宽、高三个方位的空间和一直流动延续下去的时间，结合在一起成为四维时空的整个宇宙是弯曲而有曲率的。

爱因斯坦从广义相对论出发，作了一些伟大的科学预言，有的已经被观测所证实，比如水星近日星的进动，光谱线的引力红移和引力场中光的弯曲。

水星是我们所知道的离太阳最近的行星，它每绕太阳公转一周，离太阳最近那一点的位置就有些改变，这种现象称作水星近日星的进动。爱因斯坦根据广义相对论解释了当时人们不能圆满解释的这种现象。

爱因斯坦的第二个预言就是，引力场很强的恒星发出的光谱线向红端（波长比较长的一端）推移，l924 年，在天文观测中证实了有引力红移现象。

其中较容易测量的是星星所发出的光线，从太阳旁边通过变得偏斜弯曲的数据。根据爱因斯坦的计算，可偏斜度为 1.75 弧秒。

据当时天文观测，1919 年 5 月 29 日，赤道地区将要发生日全食，这正

好被利用来观测太阳边缘所射来的星光。广义相对论能否被证实，就要看这一次的观测结果了。

全世界的科学家们都在翘首期待着这一天的早日到来。日食那天，观测队拍摄了大量的日食照片，经过对这些照片的显影与分析研究，终于测得光经过太阳附近的弯曲度是 1.61 到 1.98 弧秒之间。它与爱因斯坦的计算相差无几。

爱因斯坦一直把广义相对论看成是自己一生中最重要的科学成果。确实，广义相对论比狭义相对论包含了更加深刻的思想，这一全新的引力理论，到目前为止，依旧是一个最好的引力理论。

当然，在以后的几十年中，由于很少得到新的观测或者实验的检验，同时也由于广义相对论的数学结构过于艰深，广义相对论在差不多半个世纪的时间里受到了冷落。

本世纪 60 年代以后，广义相对论又重新散发出其特有的芬芳。

由于大口径的光学望远镜和射电望远镜的发展，陆续发现了一些新天体，那里存在着很强的引力场。而广义相对论正是进行这方面研究的重要工具，它曾经预言过有引力波。

引力是从牛顿时代就已经为人们所广泛了解的，而引力波就不同了。这同人们很早就知道带电体之间有作用力，但是不等于已经认识到电波的存在一样。

直到 1978 年，人们才从对一个脉冲双星系进行几年观测结果的分析中，找到了引力波存在的间接证据。

爱因斯坦还根据广义相对论，提出了关于宇宙的有限无边模型，推动了宇宙学的发展。

广义相对论的问世，使爱因斯坦这个名字迅速传遍了全世界。这使爱因斯坦感到不可思议。

有一次，他的儿子问他：“爸爸，你怎么会出名的呢？”他先是哈哈大笑，然后作了一个形象、生动、传神的比喻：“儿子，你看，一个盲目的甲壳虫在一个球面上爬行，它没有意识到它走过的路是弯的，而我能意识到。”当爱因斯坦期待着罪恶的战争能早一点结束的时候，他越来越多地卷入

到和平运动中去，甚至有好几次到大街上去散发传单。他在给朋友的信中，感慨万千地写道：

“古代的耶和华仍然无处不在。哎，他把无辜者和犯罪者一道屠杀，他使那些犯罪者盲目得如此可怕，以致他们竟然不会有犯罪的感觉⋯我们正在应付一种流行的谬见，这种谬见业已造成无穷的苦难，它有一天将会消失，成为后代子孙惊奇的一种荒谬可怕而又无法理解的源泉。”

然而，爱因斯坦对人世间的一些事情却看得过于简单，1918 年，德意志共和国宣告成立和实行停战，他就曾十分天真地认为，军国主义在德国已经彻底根除了。