Physics 版 (精华区)

发信站: BBS 水木清华站 (Thu May 29 08:33:12 2003), 转信

                             五

     爱因斯坦首先想到的是潮汐力（一个让人咬牙切齿的恶妇，当年彗
星mm不顾一切飞向木星gg的时候，离了八丈远就被她撕开。。。。。。灭
绝师太啊）在牛顿理论中，不同位置受到不同的引力，合起来就是每天的
潮涨潮落。而爱因斯坦在想，根据等效原理，自由下落的人如何解释自己
被撕成碎片呢？（某人会不会觉得这样说有点bt?那就换一个说法)站在地
球上的人如果让两个小球自由落下，直到地心，那么原本分开的它们会在
那里相遇。这一切在爱因斯坦看来只有一个解释，质点沿着直线走，而时
空是弯曲的（所以小球的距离可能越来越远，也可能越来越近）。1911年
到1912年，爱因斯坦试图用时间卷曲，空间平直来解释潮汐（这主要是因
为之前已经发现的引力时间膨胀），这一年，让爱因斯坦被迫得到一个结
论，他必须认真对待闵可夫斯基的思想（准确地说，就是一个标量的距离，
又叫做原时），尽管他曾经只对其置之一笑。


     1912年夏，这个布拉格的教授已经认识到潮汐其实是时空曲率。

     8月，他回到母校综合技术学院，向老朋友格罗斯曼解释了自己的思
想，问问有没有什么数学版的帖子可以CTRL+C一下，格罗斯曼去图书馆浏
览之后带回来一个好消息和一个坏消息，好消息是黎曼的几何也许是爱因
斯坦想要的，坏消息是微分几何太难了。有多难呢？

     爱因斯坦在10月份写信给索末菲（没时间讲他的故事了，他是个很
大的物理学家，弟子比他还牛），信上说：“在我的一生中，还从来没有
这么艰难的奋斗过，而且我已经对数学充满了敬佩，他那精妙的部分至今
在我简单的头脑中还只能认为是一种奢望！同这个问题（引力）比起来，
原先的相对性理论不过是儿童游戏。”

     然而这时候的“卷曲定律”依然依赖于参考系，1913年，他告诉洛
仑兹，因为微分几何的方程不能遵守一般的相对性原理，他的信心在动摇。

     爱因斯坦不懈地寻找着一个不依赖于任何参照系的卷曲定律，他完
全不理会欧洲同行们的最新动态，（他们根本不愿意和任何类似微分几何
这样的麻烦沾上边）甚至战火下的隆隆炮声也不能让他分心。（爱因斯坦
似乎在任何情况下都能做研究，比如，一边抱着小儿子，嘴里回答着大儿
子的问题，还能够入神的演算）


     1915年6月，受到数学教父希尔伯特的邀请，他在哥廷根度过了一个
星期，作了6次2小时的演讲，而数学王国的居民也让他倍感亲切（物理学
家里能和他讨论几何的好像还没有）。两位伟人的会面颇有点张三丰见方
正的味道，又让我不由得想起霍金和strominger侃大山的那个下午，神往
。。。。

     然而回到柏林，他立刻发现了一件可怕的事，卷曲定律不仅不满足
广义协变（就是与参考系无关，前面提到的相对性原理），而且计算出的
水星轨道进动只有观测的一半。

     整个十月，他不顾一切的查错，修正。定律对参照系的依赖不像以
前那么强了。

     十一月四日，他向普鲁士科学院周末会议提交了这个定律。然后接
着查错，修正。

     十一月十一日，他提交了新的版本。然后计算水星轨道进动，结果
无误，他欣喜若狂。

    十一月十八日，他迫不及待的报告了这一胜利。但是定律仍然违反广
义协变，于是继续查错，修正。这一次，是最关键的一个。

     十一月四日，他向普鲁士科学院周末会议提交了这个定律。然后接
     十一月十一日，他提交了新的版本。然后计算水星轨道进动，结果
无误，他欣喜若狂。

    十一月十八日，他迫不及待的报告了这一胜利。但是定律仍然违反广
义协变，于是继续查错，修正。这一次，是最关键的一个。

    十一月二十五日，这个世界上最美丽的理论诞生了。

    十一月二十日，希尔伯特提交了他的引力定律，正确的，经由简洁优
美的数学道路达到。但是新定律很快就命名为“爱因斯坦方程”，正如希
尔伯特所言，哥廷根街上每个小孩都比爱因斯坦更了解思维几何，可建立
引力定律的仍然是爱因斯坦，而不是数学家。

    在黑暗中找寻我们感觉得到却表达不出的真理的年月里，那强烈的欲
望和动摇的信心以及成功前的焦虑，只有亲身经历过的人才能体会。

                                ——阿尔伯特。爱因斯坦