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天才愛因斯坦:他所「犯錯」的三件事

艾爾伯特·愛因斯坦在黑板上寫字的照片

Getty Images

天才也是人。

他也許是相對論之父,也是探索和解釋萬有引力和光的物理學家,但即使是偉大的艾爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)有時也對自己的理論缺乏信心。

這種自我懷疑導致他犯了一些重大錯誤。

「最大的錯誤」

在研究「廣義相對論」時,愛因斯坦的計算顯示重力會導致宇宙收縮或膨脹,這與當時公認的宇宙是靜態的觀點相反。

因此,在1917年發表的廣義相對論論文中,愛因斯坦在他的方程式中插入了一個「宇宙常數項」(cosmological constant),以有效地抵消重力的影響,從而認同了宇宙是靜態的正統觀念。

大約十年後,科學家開始收集新的證據,證明宇宙根本不是靜態的。事實上,它正在膨脹。

物理學家佐治·伽莫夫(George Gamow)後來在他的《我的世界線:非正式自傳》(My World Line: An Informal Autobiography)一書中寫道,愛因斯坦事後評論說,「加入『宇宙常數項』是他一生中犯下的最大錯誤」。

宇宙中的星星圖片,有紫色和粉紅色

Nasa/Esa/J Merten/D Coe
大約從1929年開始,科學家開始改變對宇宙的看法,因為他們發現宇宙實際上正在膨脹,而不是靜止的

但還有另一個轉折。

科學家現在有證據表明,由於神秘的「暗能量」,宇宙正在加速膨脹。有些人認為,愛因斯坦最初在方程式中加入「宇宙常數項」是為了反重力,實際上可能可以解釋這種能量,所以根本不會出現這樣的錯誤。

揭示遙遠的星系

愛因斯坦的「廣義相對論」也預測了另一種現象:恆星等大質量物體的引力場會使來自其後方遙遠物體的光線彎曲,從而充當一個巨大的放大鏡。

愛因斯坦認為,這種被稱為 「引力透鏡 」的效應太小,無法看到。他甚至沒有打算公佈他的計算結果,直到一位名叫 R·W·曼德爾(RW Mandl) 的捷克工程師說服他這樣做。

根據愛因斯坦1936年在《科學》期刊發佈的論文,他曾寫給編輯:「我還要感謝你合作這本曼德爾先生從我手中榨取的小出版物。它沒什麼價值,但讓這個可憐的傢伙感到高興。」

事實證明,這本小出版物的價值對天文學來說非常重要。

它使美國太空總署和歐洲太空總署的哈伯望遠鏡能夠捕捉到遙遠星系的細節,這些細節被靠近地球的巨大星系團放大。

遙遠的藍馬蹄星系的影像,被它前方的亮紅星系放大

Nasa/Esa
重力透鏡效應讓哈伯望遠鏡能夠捕捉到遙遠的藍色馬蹄星系,並被前方的亮紅色星系放大

「上帝不會擲骰子」

愛因斯坦的研究,包括他1905年描述光既是波又是粒子的論文,為物理學的一個新興分支奠定基礎。

量子力學描述了微小亞原子粒子的奇異、反直覺的世界。

例如,量子物體以 「疊加 」的方式存在,即在被觀察和測量之前,它處於多種狀態中,一旦被觀察和測量,就會被賦予一個確定的值。

物理學家埃爾溫·薛丁格(Erwin Schrödinger)在他的悖論中對此進行了著名的闡釋,即盒子裡的貓可以同時被認為是活的和死的,直到有人打開蓋子進行檢查。

盒子裡的貓的圖片,用於解釋埃爾溫·薛丁格的悖論

Getty Images
埃爾溫·薛丁格的悖論可以用盒子裡的貓的概念來解釋

愛因斯坦拒絕接受這種不確定性。 1926年,他寫信給物理學家馬克斯·玻恩(Max Born),「(上帝)不會擲骰子」。

他在1935年與科學家鮑里斯·波多斯基(Boris Podolsky) 和​​納森·羅森(Nathan Rosen)合作的論文中推論,如果兩個疊加的物體在以某種方式連接後被分離,那麼觀察第一個物體並為其賦值的人將立即為第二個物體確定一個值,而無需觀察第二個物體。

儘管這個思想實驗的目的是反駁量子疊加狀態,但它實際上為幾十年後量子力學中一個關鍵思想(我們現在稱之為「糾纏」)的發展鋪平了道路。這說法指出兩個物件可以連接在一起作為一個整體,即使它們相距很遠。

因此,愛因斯坦的理論似乎非常出色,即使在他有時出錯的事情上,他的理論也很出色。

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