相對論和引力波如何被發現？愛因斯坦：因我智力發展慢

遠大洋的彼岸，一則科學新聞引發國內科技界與公眾的高度關注。美國國家科學基金委員會宣布，首次利用引力波探測器，發現引力波存在的直接證據。

科學家表示，這是一幅奇妙的宇宙圖景：兩顆黑洞的初始質量分別為29顆太陽和36顆太陽，合併成一顆62倍太陽質量且高速旋轉的黑洞，虧損的質量以強大引力波的形式釋放到宇宙空間，經過13億年的漫長旅行，最終抵達地球。

引力波新聞迅速佔據國內主流媒體的重要版面，各大新媒體平台用文字、視頻、動畫等方式，通過媒體等渠道，進行引力波的全方位解讀，形成多年來少見的一次科普傳播熱潮。作為非專業領域的研究人員，普通公眾對深奧莫測的引力波，其實是「只聞其名，不明其意」。

之所以有如此廣泛的社會關注度，很大程度與科學偉人愛因斯坦有關。儘管已經離世61年，愛因斯坦與他標誌性的相對論理論，藉助引力波的強力推動，再次回到公眾的視野中。

1廣義相對論的靈感火花閃現

1905年被譽為「愛因斯坦奇蹟年」，愛因斯坦連續發表光量子說、分子大小測定法、布朗運動理論、狹義相對論等重要論文，開啟現代物理學的新篇章。不過，此後幾年間，愛因斯坦依舊是瑞士伯爾尼專利局默默無聞的專利審查員。正如牛頓被樹上掉落的蘋果砸中，啟發研究物體的自由落體運動，最終創立萬有引力學說，愛因斯坦的廣義相對論和引力波的靈感產生也有一段科學逸聞。

1922年，愛因斯坦回憶廣義相對論的創立時說：「1907年底某一天，當時我正坐在伯爾尼專利局辦公室里，突然閃現了一個念頭：如果人正在自由下落，他不會感到他有重量，它把我引向引力理論。」想像自由落體者處在一個密閉空間中，比如一部自由墜落的升降機，他會感到失重，拋出的任何物體都會與他一起漂浮。他將無法通過實驗來辨別，自己所處的密閉空間是做自由落體運動，還是在外太空的無重力區域漂浮，這是科學史上著名的「愛因斯坦電梯實驗」的最初來源。

愛因斯坦想像這個人仍在同一個密閉空間里，處於沒有重力的外太空中。此時有一個恆力將密閉空間以某一加速度向上拉升，他會感到自己的腳被壓到地板上。如果拋出一個物體，物體將會以加速運動落在地板上，就如同他站在地球上一樣。他無法區分自己是受到引力的作用，還是受到向上加速度的作用，愛因斯坦稱為「等效原理」。

等效原理是廣義相對論的第一個基本原理，由於慣性質量同引力質量相等，引力場對物體施加的作用，無法與加速運動產生的效果區分開來。1915年，時年36歲的愛因斯坦達到科學事業的巔峰，提出廣義相對論，改變我們對宇宙的理解。

2引力波研究的曲折歷史

引力波發現被譽為一項劃時代的科學成就，打開人類觀測宇宙的一個新窗口，有助於研究宇宙的起源和進化。

1916年，愛因斯坦論證引力的作用以波動的形式傳播。引力波最初只是一個理論構想，來源於方程式的推導，而非真實的實驗觀察。愛因斯坦認為，引力波輻射的能量很少，在所有能想得到的情況下，引力波的輻射都可以被忽略，無法被探測到。

1936年6月2日，物理評論編輯部收到由愛因斯坦和羅森署名的一篇來稿，稿件的標題為「引力波存在嗎？」面對這位科學大師的來稿，編輯部如獲至寶，認為這是一件莫大的榮幸。編輯部按照一貫的審稿規則，7月17日，審稿人寄回長達十頁的審稿意見，認為稿件有嚴重錯誤，必須修改。

自我感覺良好的愛因斯坦顯然沒有預料到這場意外，接到這封充滿善意的建議信，他失去了往常的溫文爾雅的大師風度。７月２７日，他懷著一腔惱怒之火，給編輯部寄去一封火藥味十足的抗議信。面對這位科學權威的發難，物理評論編輯部依舊堅守原則，把稿件退回。

愛因斯坦將稿件投往另外一家不太著名的學術刊物，１９３７年１月富蘭克林研究所雜誌刊登這篇論文。慶幸的是，當愛因斯坦的頭腦冷靜下來，重新審視自己的研究論文，發現其中一處錯誤。他很快糾正這個錯誤，論文的標題也戲劇性地改為《論引力波》，肯定了引力波的存在，也算是科學史的一件趣聞。

「人非聖賢，孰能無過。」愛因斯坦在自己最擅長的相對論領域，也犯過其他一些錯誤。１９１６年，他構建引力在廣義相對論中起作用的理論，在方程式中引入宇宙學常數。由於他固守靜態宇宙的哲學信念，認為宇宙學常數抵消了宇宙中引力收縮的趨勢。不久，天文學家發現宇宙膨脹的證據。

3引力波新聞的後感

理解和學習科學被不少人當做一件頭疼的事，科學家作為知識分子的精英群體，更被視為智慧和真理的化身。

這次引力波傳播事件，不少媒體強調突出愛因斯坦的歷史作用，有媒體冠以「跨越百年的愛因斯坦禮物」等標題。如此片面渲染科學發現的個人英雄主義，忽視科學家團隊的集體與合作精神，削弱了科學家的人性形象，無形中使學生對科學與科學家敬而遠之。

愛因斯坦對此有清醒的認識，他曾經說：「我沒有特別的天賦，我只有強烈的好奇心。」

「我有時自問，怎麼偏偏是我創立了相對論呢？我認為原因如下：一個正常的成年人不見得會去思考空間和時間問題。他會認為這個問題早在孩童時代就搞清楚了。我則相反，智力發展得很慢，成年以後才開始思考空間和時間問題。很顯然，我對這些問題比兒童時期發育正常的人想得更深。」

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