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2015年是爱因斯坦广义相对论诞生100周年

2015年是爱因斯坦广义相对论诞生100周年

2015年是爱因斯坦广义相对论诞生100周年

(神秘的地球报道)据中国社会科学报(王晓真/编译):2015年是爱因斯坦广义相对论诞生100周年,科学界纷纷纪念这一事件。然而,广义相对论的发展历史并非一帆风顺。德国马克斯·普朗克学会科学史研究所研究人员成立了专门工作小组,对广义相对论的历史进行了一系列追溯研究。近日,该研究所研究员亚历山大·布鲁姆(Alexander Blum)发表文章表示,广义相对论在20世纪20年代曾一度“失宠”,直到20世纪50年代中期才迎来复兴。

陷入低潮期近30年

1915年11月,爱因斯坦在普鲁士科学院举行的讲座中陈述了其新理论的引力场方程,这被认为是广义相对论诞生的标志。四年后,该理论的基本预言之一——光在太阳引力场中的弯曲,被一支在普林西比岛上的日食观测队证实。当时,爱因斯坦几乎一夜之间成为国际名人,并从此被认为是卓越的科学家典范。

布鲁姆表示,广义相对论的提出作为一个成功的故事常常被人津津乐道,但其后续发展却甚少人熟知。布鲁姆说,与轰动的开端不同,其之后的发展经历发生了惊人的转折。对于该理论的兴趣和研究曾进入“低潮期”,这一时期约从20世纪20年代中期持续至20世纪50年代中期。

低潮过后,广义相对论在20世纪六七十年代才重返舞台中央,美国佛罗里达大学物理学教授克利福德·威尔(Clifford Will)称其为广义相对论的“文艺复兴”。此前,广义相对论主要用于计算和更正在太阳系内牛顿万有引力理论的预言。之后,广义相对论也成为用来探究遥远天体的重要理论。在其帮助下,如黑洞等这些以前不被了解的遥远天体的特性得到了解释。

战争环境影响理论发展

有学者研究表示,二战后以及冷战期间,科学环境,尤其是物理学的外部条件变化是影响广义相对论发展起伏的主要原因。

原子弹的制造和应用使物理学家展示出他们对于国家安全的重要性。因此,战后有大笔资金涌入物理学研究,物理学专业毕业生的数量也上升到史无前例的规模。同时,战争期间的技术发展为科学研究开拓了新领域。例如,雷达研究中用来探测无线电波的方法被用于观测人类肉眼无法观测到的天体,并催生出射电天文学。这一新领域在20世纪60年代初找到了遥远星状天体存在的证据。尽管位于数亿光年之外,无线电天文望远镜仍能探测到这些星状天体,即类星体发出的强烈辐射。在广义相对论背景下,这些类星体很快被认为是正在形成的黑洞。

然而,布鲁姆表示,广义相对论的研究并没有因为物理学的发展和新的天文发现而广泛受益。20世纪50年代左右,广义相对论被认为是很难懂,甚至是徒劳的研究领域。

流动性增强理论交流

在被忽视的这段时间里,广义相对论远离了具体的物理学问题。复杂的爱因斯坦引力场方程为数学家提供了富饶的研究土壤。同时,尽管通过提出时空扭曲的新概念,该理论为寻找能够解释整个宇宙发展的理论奠定了基础,但这些早期的试验主要是受到一些哲学问题的驱使,与主流物理学研究关系不大。

20世纪50年代,情况开始发生了变化。随着国际间流动性增强,当时还较为孤立地研究广义相对论的物理学家能够更加容易地接触到彼此。其中一个关键性事件是1955年在瑞士伯尔尼为纪念狭义相对论诞生50周年举行的一次会议,此次会议被认为是自称“相对论者”(relativists)的物理学家建立起国际团体的开端。该团体在接下来几年中都举办过例行会议,创建过专门期刊,进行广泛人才交流等,并做出了诸多努力。通过对该理论的发展,这些“相对论者”最终将广义相对论确立为有广泛适用范围、有实证依据的物理学理论。





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