今年4月10日人類史上首張黑洞照片公布,證實了愛因斯坦百年前的預言,而4月18日正值愛因斯坦去世64周年紀念日。
時隔半個多世紀,當再次追憶這位偉大的物理學家時,我們不得不感慨他超前的預見能力。
現代物理學有兩大基本理論。
一個是愛因斯坦創立的相對論,用來研究超越一般大小的巨大天體。另一個是由多名科學家創立的量子力學,用來研究十分微小的粒子。
在它們各自的領域中,這兩者都被認為是真理。但是在某些領域,相對論和量子力學卻會發生激烈的矛盾,比如黑洞。
黑洞是愛因斯坦在廣義相對論中預言存在的一種天體。這個天體是由質量足夠大的恆星,在核聚變反應的燃料耗盡而死亡後,發生引力坍縮產生的。
黑洞的質量極其巨大,但體積卻十分微小,並且還具有超強的引力,使得光也無法逃脫它的勢力範圍,所以物理定理遇到黑洞都會失效。
剛剛過去的4月10日,註定是一個載入史冊的日子,這一天人類第一次看到了黑洞的真相。它距離地球5500萬光年,質量大約是太陽的64億倍。
為了拍下這張照片,200多名科學家把全球幾個重要的天文臺聯合起來,創建了一個與地球大小相當的虛擬望遠鏡。
這些望遠鏡在同一時刻對準黑洞拍照,其難度相當於在地球上給月球表面的一個橙子拍照片。然後在超級計算機的幫助下,科學家們花了兩年的時間處理大量數據,才得到了這張黑洞照片。
這張黑洞照片的問世,也驗證了100年前愛因斯坦在廣義相對論中的預言,可以說它是對愛因斯坦的一次遙遠的致敬。
這位偉人在1879年出生於德國烏爾姆市的一個猶太人家庭,兒時的愛因斯坦舉止遲鈍,性格內向。父母擔心他的智商不及常人,直到10歲時才把他送去上學。
可是在學校,愛因斯坦由於遲鈍的反應受到了老師和同學的嘲諷,大家都稱他為「笨傢伙」。
就在這樣的譏諷中,愛因斯坦升入了中學,也是在這個時期他喜歡上了數學課,孤獨的他開始在書籍中尋找寄託。就這樣,他在書中結識了阿基米德、牛頓、笛卡爾。
16歲時,愛因斯坦從書本上了解到光是以很快速度前進的電磁波,與此相聯繫,他非常想探討與光波有關的以太問題。
一天,他對經常輔導他數學的舅舅說:「如果我和光以同樣的速度向前跑,能不能看到空間裡振動著的電磁波呢?」
舅舅第一次被這個孩子問倒了,他不能給予少年愛因斯坦一個滿意的答案。
這個疑問像顆種子一樣在愛因斯坦心中生長,並成為愛因斯坦畢生追求的科學事業的起點。
1905年還在瑞士伯爾尼專利局擔任小職員的愛因斯坦發表了《論動體的電動力學》,基於光速不變和相對性兩個假設,他提出了狹義相對論。
1915年在狹義相對論的基礎上,他建立了在宇宙中可被廣泛應用的廣義相對論。
廣義相對論的觀點是十分超前的,據說提出來時全世界能看懂的人不超過十個。
根據廣義相對論,愛因斯坦做了許多預言與假設。其中有許多預言已被證實,包括這個月震驚世界的黑洞現象,還有早年間被驗證的水星近日點進動現象、引力紅移現象、光線在引力場中偏折現象,以及引力時間延遲效應。
到今天,愛因斯坦所做的研究中,還有三個預言沒有實現。
第一個預言是蟲洞理論。
愛因斯坦說,宇宙浩瀚無邊,人類目前可觀測的宇宙大概為137億光年,並且這還可能只是宇宙的冰山一角。
那麼我們靠什麼到達宇宙的深處?在1930年的時候,愛因斯坦提出了蟲洞的假設,他認為我們的宇宙並不是平坦一塊,而是充滿了各種空間縫隙,也就是蟲洞,它們的大小剛好能夠讓一艘宇宙飛船通行。
穿越蟲洞之後,我們就能在極短的時間內到達遙遠的宇宙深處,甚至從宇宙一端跨越到另一端。
第二個預言是愛因斯坦認為人類如果沒有蜜蜂的話,那麼只能活過四年。
為什麼這麼說?
因為在人類所種植的1330種作物中,有1000多種需要蜜蜂來授粉,所以沒了蜜蜂將會引發食物鏈斷裂的嚴重後果。
進入21世紀以後,全世界都出現了蜜蜂減少的現象,歐洲減少了30%,美國減少了30%,而中東地區則銳減了85%。
導致這一情況發生的主要成因是,人們大規模使用的農藥與殺蟲劑。它們破壞了蜜蜂的神經系統,使得蜜蜂找不到回家的路。
愛因斯坦的預言後果非常可怕。如果在未來的某一天,地球上的蜜蜂真的被人類消滅了以後,人類到底還能存活多久呢?
第三個預言是第四次世界大戰。
曾經有人問愛因斯坦,下一次世界大戰爆發會是怎樣的情況。愛因斯坦說他不知道第三次世界大戰會是什麼樣子,但他確信第四次世界大戰人類又會重新拿起木棍和石塊來戰鬥。
為什麼會這樣?
他認為,隨著科學技術的不斷進步,武器的演變越來越先進,飛彈和核彈的殺傷力越來越大。一旦發生戰爭,整個世界都會生靈塗炭,科技文明毀於一旦,活下來的人只能躲起來,生活遠離輻射區。
漸漸地,人類沒有了科技文明,又會回到遠古時代,那個時候人類只能再一次靠木棍和石塊來打仗。
這三個預言,一個跟宇宙有關,另外兩個跟人類的行為後果有關。
總體而言,仰望星空的愛因斯坦是一個人類未來命運的悲觀主義者。
在1938年10月,愛因斯坦為5000年後的子孫寫了一封信。這封信被裝在一個稱作「時間膠囊」的固定容器中,埋在紐約世界博覽會的建築地基下。
在信中,愛因斯坦對人類科技的進步表現出了極大的信心,但對進步的後果卻充滿了焦慮。
他寫道:
「我們的時代充滿了創造性的發明,這大大方便了我們的生活。我們使用電能,把人類從繁重的體力勞動中解放出來。我們能橫渡大洋,我們學會了飛行,甚至通過電波,我們能輕鬆地把消息傳送到世界的每一個角落。」
「但是,商品生產和分配完全是無組織的。人人都生活在恐懼的陰影裡,生怕失業,遭受悲慘的貧窮,而且生活在不同國家裡的人民還不時地互相殘殺。由於這些原因,所有人一想到將來都不得不提心弔膽和極端痛苦。」
多年後的今天,當重讀愛因斯坦的這段文字時,我們會很悲哀地發現,在關於人類命運的思考上,我們似乎並沒有太大的進步。
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