除了引力波，愛因斯坦還有哪些驚人預測？

來源：知乎

1905年是科學史公認的愛因斯坦的豐收年，除了博士論文外，愛因斯坦還連續完成了4篇重要論文，每一篇都開闢了新天地，都足以榮獲諾貝爾獎。

6月，解釋光電效應，提出光量子學說；

7月，解釋布朗運動，分子動理學，間接地支持了分子存在；

9月，《論運動物體的電動力學》，系統的提出了狹義相對論；

11月，質能關係方程，ΔE=Δm·c^2，這是核反應能量的來源，實際上統一了質量守恆與能量守恆兩大定律。

他的系列論文充滿了革命性思想，卻只用了大學本科的數學工具，還沒有任何參考文獻。這樣的事情今天是絕不可能再發生了！幸運的是，這些文章被送給量子論的創始人普朗克審稿，此公水平高超、思想活躍，又從來不壓制年輕學者，一句話，不是「反動學術權威」。很快，文章都被推薦到德國物理年鑒上發表。

此後，他又連續發表論文，建立起狹義相對論的全部框架體系。

1905年以前，許多科學家都接近狹義相對論的發現，除了洛倫茲提出洛倫茲收縮和洛倫茲變換，拉莫爾已經推導出了運動時鐘變慢的鐘慢公式；數學物理大師龐加萊已經正確地闡述了相對性原理，並推斷真空光速是常數，很可能是極限速率，存在以光速傳播的引力波。其餘的運動物體的質量公式、質能方程均有人給出。

但是，首先正確闡述狹義相對論，並給出了完整的理論體系和上述全部結論的是阿爾伯特·愛因斯坦。這是因為，只有他在「相對性原理」和「光速的不變性（絕對性）」兩大基本概念上同時取得了突破。

龐加萊在去世前夕（可能是1912年，我無法確定），應瑞士蘇黎世工業大學邀請，對愛因斯坦申請教授席位發表了意見：

「愛因斯坦先生是我所知道的最有創造思想的人物之一，儘管他還很年輕，但已經在當代第一流的科學家中享有崇高的地位......不過，我想說，並不是他的所有期待都在實驗可能的時候經得住檢驗。相反，因為他在不同方向上的摸索，我們應該想到，他所走的路大多是死胡同。不過，我們也應該同時希望，他所指出的方向中會有一個是正確的，這就足夠了。」

——看來，龐加萊大師還挺有風險投資機構的眼光，認為只要有一個項目成功，就足以對得住給他大學教授的席位。

然而，歷史的演變已經殘酷地證明，愛因斯坦在1905年指出的所有方向都是正確的！

在牛頓的萬有引力定律中，引力是瞬時傳播，超距作用，從一點到另一點並不需要時間。而狹義相對論認為光速c是物體運動的極限速率。

在廣義相對論中引力（即時空彎曲）的傳播需要時間，引力的傳播速度是光速c。如果引力源頭處的時空彎曲程度（可以用曲率和撓率描述）隨著時間變化，這種變化（時空漣漪）就會以光速c向遠方傳播，這就是引力波。

早在1905年，狹義相對論誕生前夕，法國數學物理大師龐加萊就猜測可能存在以光速傳播的引力波。1905年，愛因斯坦為了能夠將萬有引力納入相對論的框架，開始研究引力，1907年提出等效原理，1911年得到光線在引力場中發生彎曲的推論，1913年開始與好朋友格羅斯曼一起將黎曼幾何引進萬有引力研究，1915年他與德國數學家希爾伯特討論後不久，終於得到了場方程的正確形式。

用愛因斯坦場方程可以精確地計算出，能量—動量（四維動量）的存在如何影響四維時空的彎曲。這是由10個二階非線性偏微分方程組成的方程組，非常難解。

1915年，愛因斯坦本人求出了場方程的近似解，提出了三個檢驗的實驗方案：引力紅移、軌道進動和光線偏折。至1919年，都得到了天文學觀測的支持，愛因斯坦因此震動全世界，成為絕無僅有的與牛頓相提並論的巨人。

1916年，德國數學家史瓦西給出了場方程的靜態球對稱真空解，這是一個嚴格解。使用這個解，可以算出著名的三大驗證的數學結果，還可以用於研究最簡單的黑洞——史瓦西黑洞的構造。

1933年，愛因斯坦為躲避納粹在中歐地區的崛起，離開了歐洲，移民美國，定居新澤西州，就職於新建成的普林斯頓高等研究院。

1937年，愛因斯坦和助手羅森完成了一篇研究引力波的論文，認為不存在引力波，投稿給期刊《物理評論》（Physical Review）。編輯部找到了著名物理學家審稿，這位專家寫下了長達10頁的評審意見，認為此論文有問題。編輯部把評審意見匿名後轉交給愛因斯坦，並告訴他，在他按照審稿意見修改或做出令審稿專家滿意的答覆前，此論文不能發表。愛因斯坦勃然大怒：我老愛是什麼樣的人物？我是相對論這一物理學革命體系的締造者和創始人，居然有人敢這樣居高臨下地向我的革命理論開火！他寫了一封信給編輯部：「我十分抱歉，不知道貴刊還需要審稿，我沒有授權你們把我的稿件拿給別人。請把稿件退還給我。」於是，編輯部退還並附帶回信：「尊敬的愛因斯坦教授，我們也十分抱歉，我們不知道您不了解敝刊需要審稿。」

此時，好友兼學生英費爾德來拜訪，愛因斯坦拿出論文以及評審意見，問他有何看法。此公在1930年代與導師合作完成科普著作《物理學的進化》（The Evolution of Physics），主要介紹物理學觀念從伽利略、牛頓時代的經典理論發展到現代的場論、相對論和量子論的演變歷程。英費爾德閱讀後拿不定主意，但想到本地有一位霍華德·羅伯特教授，正在研究廣義相對論。於是乎，英費爾德在咖啡館約見羅伯特，給他看了稿件和評審信件，徵求其高明見解。羅伯特看完後指出了錯誤之處。英費爾德又去見愛因斯坦，轉告羅伯特的觀點。愛因斯坦仔細看後，發現自己的論文果然有錯，於是他改寫了論文，結論：引力波存在。他在論文結尾對羅伯特教授表示特別鳴謝，「感謝我的同事羅伯特教授在澄清原文中的錯誤時給予的親切幫助」。然後將論文投給另一個期刊《富蘭克林研究所雜誌》 （Journal of the Franklin Institute）。

愛因斯坦對《物理評論》耿耿於懷，從此不再給《物理評論》投任何論文。幾十年過去了，當年的評審意見解密了，原來那位說愛因斯坦論文有錯誤並寫下10頁審稿意見的專家就是羅伯特教授。