没有人否认爱因斯坦是个天才,但事实证明,他是天才中的天才。
物理学研究的一个优点就是当观察与理论不符时,大多数时候我们首先觉得肯定是观察的错。然后我们试图重复实验,如果实验不为所动地重复给出错误答案,我们就会查查看,有没有某个不知名的人,曾经碰巧利用另一种理论预见过这种结果。如果答案还是否定的,基本上我们可以认为对于自然界的这种行为我们目前没有任何解释。最保险的办法就是尝试一切可能。显然,这个“一切可能”包含最疯狂的想法,这些理论完全可以与最佳“科幻小说”媲美。
通常情况下,那些想法完全错误。但没有关系,重要的是探索,并看看结果如何。至今为止,这种方法的效果相当不错。
牛顿的公式自提出后已经使用了两百多年,没有任何问题,公平地说,“不听话的水星”对大多数人的生活没有什么影响。但是,有一个科学家提出了一个完全疯狂的想法来解释引力。
想象一下在太空里,有一个太阳,和一个绕着它旋转的水星,不用管其他任何东西。整个宇宙里就这两样东西。一个小小的石头行星绕着巨大的发着光的太阳转动,其余就只剩下虚空。
现在,拿走水星。再拿走太阳。
(提醒一下:现在宇宙里什么都没有了。)
如果引力来自“什么也没有”,也就是说,来自宇宙的基本构造(不管所指何物),会是什么情况?
如果的确如此的话会有什么后果,让我们先把太阳放回去想想。如果我们可以先假设宇宙的构造是可塑的,那么太阳对它最简单的影响就是让它弯曲。这是怎么样的情景?让我们想象一个很重的球被放在一张被拉紧了的橡皮膜上。橡皮膜会在球的周围向下弯曲。如果你在橡皮膜上涂上肥皂,任何在橡皮膜上行走的东西——比如说,一只蚂蚁——如果走到弯曲的部分,就会滑向那只球,向下滑。对于那只蚂蚁来说,这种效果就如同引力。
显然,如果恒星与行星都在一张涂满肥皂的橡皮膜上,我估计我们早就注意到了。因此,宇宙的构造不可能真是一张水平实在的橡皮膜。但是,它或许是一个3D,甚至4D不可见的膜呢?先不管这充满空间的巨大的膜是用什么做的,为什么不能想象它会在其包含的物体周围弯曲呢?当然,不只是在一个平面上,而是在所有方向,就像一只浸在海洋里的球令周围的水弯曲。
仔细考虑一下这种想法,引力就仅仅是这种弯曲的结果,当一个人跌落时,并不是有一个往下拉的力让他跌落,而是他沿着宇宙构造中一个不可见的斜坡滑行而已(直到他撞到地上或其他类似地方阻止了他进一步跌落)。
一个疯狂的想法,是的,但是,无论如何,试试又有什么关系?在这样的宇宙里物体是如何运动的呢?
对除了水星之外的所有行星,使用这种“弯曲”理论进行几何计算的结果与牛顿公式给出的完全相同。这让人既兴奋又放心。那水星怎么样?
那个想出这种疯狂的“弯曲”理论的人发现,在他的宇宙中,水星那被压扁的圆环轨道会绕着太阳转动。多快呢?大概是一秒钟角度的五百分之一,每一百年。不可思议。牛顿死后一百五十多年里,没有人能够解决的问题,他解决了。他是对的。突然之间,引力不再神秘了。引力原来是宇宙的构造被它所含的物体弯曲所引起的。牛顿没有看到这些。在此之前,没有人看出来,直到今天,我们依然在试图了解这种看法带来的各种后果。
大家肯定都知道,这个人就是大名鼎鼎的阿尔伯特·爱因斯坦,他提出的那个将物质与宇宙的局部几何联系起来并用以解释引力本质的理论,被称为广义相对论。
此理论首次发表于一九一五年,一百年以前。科学家们花了一些时间才意识到爱因斯坦捎带着改变了我们对所有事物的看法。与在他之前的人们所相信的相反,他发现了我们的宇宙不仅可能有形状,而且这个形状还是动态的,也就是说会随着时间而变化。当恒星、行星以及其他一切东西运动时,它们在我们宇宙构造中造成的弯曲也随之改变。适用于这些物体周围的规律同样适用于整个宇宙。换句话说,虽然爱因斯坦自己并不相信,但他发现了我们的宇宙会随时间而变化,它有未来。如果某个东西有未来,它就应该有过去,有历史,甚至有开端。
在爱因斯坦之前,根据牛顿看来,我们的宇宙一直“如此”。现在我们知道它并非如此,至少不是如我们所经历的方式。我们已经知道这个事实一百年了。所以,就从知识上来说,我们所生活其中的宇宙,我们的宇宙,才一百岁。