《爱因斯坦草坪上的不速之客》:
爱因斯坦意识到,为了宇宙的一致性,为了电磁学的规律适用于所有观察者,不能存在任何光在其中静止的参考系。虽然看起来不可能,但他知道只有一种方法可以使上述规则成立:观察者必须始终测量到光以每秒约30万千米的速度移动,而不管观察者本身相对于光的移动有多快。不管你跑得多快,你永远无法捕捉光束。即使你与光并驾齐驱,它仍然会以每秒约30万千米的速度离开你,一个视界以你接近它时的速度退去。
我们很容易忽略上述说法的疯狂之处。速度是衡量在特定时间内,某种东西穿过多少空间的量。对于光,不管观察者在测量光速时移动多快,光总是以相同的速度移动,而空间和时间本身必须随不同的观察者变化,以弥补差异。在空间和时间组合中的总间隔对于所有人来说都是相同的——统一的四维时空。观察者根据个人视角以不同的方式将该四维时空分割开来,选择一些坐标称为“空间”,而将其他坐标称为“时间”。
爱因斯坦知道,在所有不同的视角之间必须有一些转换的方法,以弄清同一时空如何呈现在不同观察者的面前,因为很可能只有一个宇宙。当他发现这一方法后,他将之命名为狭义相对论——叫“狭义”是因为它只为匀速运动的观察者提供转换方法。狭义相对论并不包含以匀速运动着的,或者说以惯性运动着的观察者与加速运动着的观察者之间的转换规律——一个人以恒定的速度在贝德福德大道兜风,他会发现自己与旁边那个开车的家伙处在不同的宇宙中,尽管他们俩都在布鲁克林。
对爱因斯坦来说,这无异于一个悲剧。他深信,宇宙的真实性质不应取决于坐标的选择。实在应是统一和单一的,应超越我们的碎片化视角。无论谁在看或看的时候是如何运动的,世界应该按照某种方式真实地存在。他渴望剥离虚假的表象,得到隐藏在其下的真相。这意味着要找到一种在惯性观察者和加速观察者之间进行转换的方式,这个使命使他创造出杰作:广义相对论。
我回想起最终搞懂广义相对论的那个晚上。那是我高中时的一个深夜,我和老爸坐在厨房的桌旁。那可真是完美的时刻,大脑中有些东西敲击着你,那种时刻是绝无仅有的。
我已经读了所有通常的解释。空间和时间通过恒定的光速被缝合在一起成为四维时空。这个时空中的质量或能量导致这个时空的度规性质变形,形成我们称为引力场的山谷和山坡景观。在我们看来,引力的力量实际上是空间的隐藏着的几何。
好吧,所以引力并不是力,它是时空曲率。谈到这一点,大家好像觉得,接下来就应该听到我的双膝跪地之声了。但我没觉得这有什么大不了。当然,“时空曲率”听起来神秘而深奥,但“引力”也一样,就像是用一个鬼替换了另一个鬼。
……
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——《自然》
★阿曼达·盖芙特是一位不同寻常的探索者,《爱因斯坦草坪上的不速之客》将带领读者踏上超乎想象的探索之旅。这是一个交织着物理学、历史与亲情的故事,你会沉浸其中,更好地了解:在这个美丽而又古怪的宇宙中,你是谁,你在哪里。
——德博拉·布卢姆,普利策奖得主