然而,這只不過是愛因斯坦的熱身運(yùn)動。接下來在他的名單中出現(xiàn)的是引力——如何在他的新相對論理論中加入引力?

引力的加入

將愛因斯坦的狹義相對論進(jìn)行擴(kuò)展,并使之包含引力,這一工作并不是一帆風(fēng)順的。在各種原因的影響下,通往最后答案的道路既艱辛又漫長。引力的加入,要求利用一些愛因斯坦當(dāng)時還不具備的數(shù)學(xué)工具。更重要的是,將引力融入他的相對論理論,需要推翻一個看上去無法撼動的觀念。狹義相對論成立的前提是要求空間必須是平的,且僅作為宇宙中真實運(yùn)動的一個單純背景出現(xiàn)。在這里,“平”意味著空間兩點之間的最短路徑是直線,且我們在高中所學(xué)到的幾何規(guī)則(歐幾里德幾何)也都是成立的;而“背景”是指事件發(fā)生在一個確定的地方——無論我們?nèi)绾卧O(shè)定坐標(biāo)(街道地址、經(jīng)度和緯度,或者恒星坐標(biāo)),都只是敘述事件在哪里發(fā)生的一種方式。這兩個前提看上去似乎是完全合理的。

但事實并非如此。使愛因斯坦升華為一個超級天才的關(guān)鍵,就是他洞察到空間不能被當(dāng)作背景處理——空間是一個可能且正在發(fā)生變化的實體,它和在其內(nèi)部運(yùn)動的事物一樣活躍。這種世界觀上的改變,使我們遇到了和舊動畫片中失事船只水手相同的境況,當(dāng)他以為自己已經(jīng)安全登陸一個荒島時,卻發(fā)現(xiàn)這個“島”開始上浮,直到露出鯨魚的眼睛。我們對世界的了解顯示出它將是一只難以想象的怪獸,而我們將像水手一樣迎來一段刺激的旅程。

等效性原理

愛因斯坦關(guān)于廣義相對論的第一篇論文發(fā)表于1907年,但直到八年以后,該理論的最終版本才于1915年11月定稿。在這期間他發(fā)表過一些關(guān)于這個問題的論文,并在他本人隨后的工作中證明是錯誤的。事實上,他在這個過程中所遇到的挫折和沮喪,都被總結(jié)在一封寫于1915年12月的信中。在完成他的新理論之后不久,愛因斯坦用第三人稱寫道:“愛因斯坦那家伙只圖一己方便。所有上一年寫下的東西都會在來年被否定。”6