广义相对论

想象一下，宇宙是一个巨大的、有弹性的蹦床。现在，想象在蹦床的正中央放一个巨大的保龄球。看到它是如何形成一个深深的凹陷了吗？这就是像恒星和行星这样的大质量物体对时空结构所做的事情。它们使其弯曲。我就是那种弯曲。当一个较小的弹珠在附近滚动时，它不再沿直线运动；它会沿着保龄球造成的曲线滚动。这就是我在起作用！很长一段时间里，人们认为引力只是一根看不见的绳子，把物体拉在一起，这是艾萨克·牛顿爵士在17世纪发现的一种神秘力量。但我比那要奇妙得多。我就是宇宙本身的形状。我是行星围绕太阳运行、星系在巨大的宇宙之舞中旋转的原因。我是告诉物质如何运动的秘密私语，是引导光线穿越数十亿年旅程的柔和曲线。我的真名有点拗口，但它完美地描述了我。你好，我叫广义相对论。

我不仅仅是被发现的；我是由人类历史上最杰出的头脑之一——阿尔伯特·爱因斯坦想象出来的。大约在1907年，他开始深入思考引力。他知道牛顿的理论很了不起，但它们并不能解释一切，尤其是在非常大的质量物体附近或以非常高的速度运动时发生的情况。爱因斯坦对一种能够瞬间跨越遥远距离起作用的力的想法感到困扰。他有一个著名的“最快乐的思想”，他想象一个人从屋顶上掉下来。他意识到这个人不会感觉到自己的重量——他会处于自由落体状态。在那一刻，引力似乎消失了！这引导爱因斯坦提出了一个革命性的想法，叫做等效原理：引力的效应与加速度的效应完全相同。在接下来的八年里，爱因斯坦与极其复杂的数学作斗争，试图将这个想法变成一个完整的理论。他把空间和时间想象成不是独立的东西，而是一个单一的、四维的结构，他称之为时空。最后，在1915年11月25日，他向普鲁士科学院提交了他完成的著作。那就是我的正式生日！我诞生于纯粹的思想，是一种理解维系宇宙的力量的全新而美丽的方式。

作为一个全新的想法，我必须证明自己是正确的。我最大的预测是，引力非常强大，甚至可以弯曲光的路径。爱因斯坦计算出，太阳巨大的引力应该会使来自遥远恒星的光在经过时发生弯曲。问题是，当太阳出来的时候，白天是看不到星星的。但有一个解决方案：日全食。1919年5月29日，一位名叫亚瑟·爱丁顿爵士的英国天文学家带领探险队前往世界两个不同的地方进行观测。当月亮完美地挡住太阳的强光时，天空变暗，太阳附近的星星变得可见。天文学家们拍摄了照片，并仔细测量了那些星星的位置。当他们将这些照片与几个月前晚上拍摄的同一批星星的照片进行比较时，他们发现了惊人的事情。星星的位置发生了偏移！来自它们的光确实被太阳的引力弯曲了，而且弯曲的程度与我的预测完全一致。这个消息像野火一样传遍了全世界。我通过了我的第一次大考验，爱因斯坦一夜之间闻名于世。我还解开了一个关于水星的古老谜题，它的轨道有一个奇怪的小摆动，牛顿的理论无法解释。我证明了这个摆动是由太阳对时空的强大扭曲造成的。

今天，我不仅仅是教科书里的一个概念。我是你日常生活的一部分！你用过GPS导航吗？你的手机GPS会与地球上空高轨道运行的卫星通信。因为那些卫星处于较弱的引力场中，它们的时钟实际上比地面上的时钟走得快一点。如果科学家们不使用我的方程式来校正这种差异，你的GPS每天都会偏离好几英里！我还预测了宇宙中一些最令人难以置信的物体，比如黑洞，那里的时空弯曲得如此厉害，以至于任何东西，甚至光，都无法逃脱。我还预测，当像黑洞这样的大质量物体碰撞时，它们会在时空中发出名为引力波的涟漪。一百年来，这只是一个预测，但在2015年，科学家们终于利用LIGO天文台首次探测到了它们。这就像听到了宇宙的鼓点。我的故事表明，好奇心和想象力可以改变世界。我提醒着大家，宇宙远比我们所能看到的更奇特、更精彩，总有新的谜团等待着我们去解开。所以，继续仰望星空，不断提问，谁知道你又会创造出什么样的新思想呢？