爱因斯坦与大自然

Greenfield

10 四月 2019

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100年了,爱因斯坦叕对了!他的灵感从哪里来?

2019年4月10日

经过两年的分析合成

人类第一次“看到”了黑洞

这证明爱因斯坦叕对了

 

100多年前

爱因斯坦的广义相对论

就预言了黑洞的存在

 

但是,黑洞的质量实在是太大了

以至于它产生的引力场也强大不比

大量可测物质和辐射都无法逃逸

连传播速度极快的光子也未能幸免

 

就拿这次拍摄到的 M87 来说吧

推估它的质量达太阳的数十亿倍

因为黑,所以我们根本“看不到”

对于它的存在

我们只能间接地验证

1919年

爱丁顿利用日全食的宝贵时机

测量太阳附近恒星的位置——对比星图

发现这些恒星的位置似乎稍微远离了日面

而且远离的幅度符合广义相对论的预言

质量确实可以让时空弯曲

 

右图:当年拍摄到的日全食
图片来源不是“视觉中国”:F. W. Dyson, A. S. Eddington, and C. Davidson, “A Determination of the Deflection of Light by the Sun’s Gravitational Field, from Observations Made at the Total Eclipse of May 29, 1919” Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical or Physical Character(1920): 291-333, on 332.

1967年

惠勒提出“黑洞”

一种只在理论上存在的

极端致密、令时空无限弯曲的天体

 

左图:1971年惠勒教授在普林斯顿大学生日座谈会上授课,寻求克服引力物理学中尚未解决的问题
图片来源:《科学》杂志 Vol. 320, Issue 5883

1974年

两位美国科学家共同发现

史上第一个位于双星系统脉冲星

PSR B1913+16

且它的脉冲到达时间系统性地逐步偏移

而这种偏移刚好符合广义相对论预言

双体系统因发出引力波而产生轨道衰减

首次发现引力波存在的间接定量证据

 

右图:当年发现双星系统脉冲星的阿雷西博天文台
图片来源:由JidoBG – 自己的作品,CC BY-SA 4.0 https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=48187240

2015年

美国第一次直接探测到

双黑洞并合事件产生的引力波

 

左图:艺术家笔下的双黑洞并合
图片来源:哈佛大学,http://chandra.harvard.edu/resources
/illustrations/quasar.html

2019年

人类第一次“看到”了黑洞

进一步证明爱因斯坦广义相对论的预言

与爱因斯坦对话

有人仰视他,有人膜拜他

我们选择与他对话

他说:

能使人们达到这些成就的情感状态

是同有宗教信仰的人或恋爱中的人

所有的那种状态相似的

日常的追求并不来自什么设计和计划

而是来自直接的需要

 

在物理学家派依斯所著的

《上帝难以捉摸——爱因斯坦的科学与生活》中指出

爱因斯坦“直接的需要”就是

思索自然之本性,抚摸上帝的脉搏

年幼的爱因斯坦充满好奇心

他被一个指南针深深地疑惑

谢谢他老爸

没有趁机让他立志

成为像牛顿一样伟大的科学家

相反地

他放任着小爱对自然保持着

恋爱般的情感

 

这情感使爱因斯坦获得了极大的乐趣

他说:广义相对论就是他

一生中最快乐的思索

我们很多人在幼年时

也对世界万物保持着

与生俱来的好奇心

可惜枯燥无味的课本

只是把我们培养成记忆棒

 

爱因斯坦认为:

人类所能经验到最美、最深的感情

是神秘的感觉,它是所有科学的起源

无法认识这种感觉的人,不再肃然而立

赞叹宇宙奇妙之工

这种人活着与死了没有什么两样

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