萬有引力的新理論
盡管世界大戰對科學界也造成了一定的精神層麵的影響,愛因斯坦仍然以極大的熱忱投入到萬有引力理論的研究中。順著在布拉格和蘇黎世的研究思路,愛因斯坦終於在1916年發展出一套完全獨立的萬有引力統一理論。愛因斯坦的科學世界觀與牛頓完全不同,理解他的理論需要大量的數學知識儲備。本書將盡量避免使用數學公式,僅簡單地介紹這些理論的基本思想。這將有助於讀者更深刻地理解愛因斯坦的人格以及他的理論對當時社會環境的影響。
闡釋愛因斯坦的新理論最困難的地方在於,新理論徹底地打破了牛頓體係的框架,那些人們熟悉的“力”“加速度”“絕對空間”等概念將徹底消失。牛頓理論中的定理看起來都可以被實際經驗或者邏輯推理證實,僅僅改變牛頓理論中的固有概念,即使是當時的物理學工作者們都一時難以接受。然而,為了理解愛因斯坦的理論,必須拋開這些思維的枷鎖。
根據牛頓慣性定律,沒有外力作用的運動物體將做勻速直線運動,這一定律與物體本身的質量及其他物理性質完全無關。因此,這種運動可以被純“幾何地”描述。而另一方麵,根據牛頓第二定律,外力作用在物體上時,其加速度將會與其質量成反比,不同質量的粒子在同樣的外力作用下將做不同的運動。因此,為描述有外力作用下的運動,必須加入一個非幾何的量,即質量。
我們在第四章的第八節中提到過,愛因斯坦在他1911年提出的引力理論中曾指出,重力與其他的力不一樣,它對物體的作用與物體自身的質量無關。並且,引力場中引力的存在不能與實驗室加速度導致的慣性力區分開。這說明,除了不受外力作用的運動之外,在勻強引力場作用下的運動也可以用純幾何的方式來描述。