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爱因斯坦的广义相对论计算手稿天价拍出写了什么?为啥这么贵?

  法国巴黎一场拍卖会,爱因斯坦的一份关于广义相对论的计算手稿拍出了1160万欧元的天价,约合8108万元人民币

  法国巴黎一场拍卖会,爱因斯坦的一份关于广义相对论的计算手稿拍出了1160万欧元的天价,约合8108万元人民币。高达原来估价(350万欧元)的3倍多,是起拍价(150万欧元)的近8倍。

  爱因斯坦被公认为20世纪最伟大的科学家,他独立提出了狭义相对论和广义相对论两大颠覆性理论,并在量子力学的建立和发展中均做出不可磨灭的贡献。

  虽然他获得诺贝尔奖是因为提出了量子论里奠基性的光量子假说,用于解释光电效应的。但实际上他毕生最为重要的理论贡献是提出狭义相对论和广义相对论。狭义相对论是关于时空关系的理论,爱因斯坦开创性地提出时空统一的四维时空理论,解决了麦克斯韦电磁理论和迈克耳逊-莫雷实验里光速恒定的问题。而广义相对论则更为颠覆性地引入时空弯曲,把人类对宇宙的认识再度抬升一个台阶。

  与狭义相对论的水到渠成不同,广义相对论足足耗费了爱因斯坦十年时间,其中的八年,他都在尝试建立广义相对论的数学形式。

  最初,在爱因斯坦从逻辑上得到了时空弯曲与引力等效的结论后,就试图通过纯几何的方式来描述引力,他需要为他的新理论建立方程,这是每一个物理理论所必须的。但他发现根本无从下手,因为整个大学时期都在翘课的他所掌握的数学根本不够用……于是他去求助大学时期的好基友,留校任教的数学家格罗斯曼,好基友高速他有一种叫黎曼几何的弯曲几何理论也许用得上,于是三十好几的爱因斯坦学习黎曼几何,并与好基友一起推出了第一条引力场方程。

  但这条合作推出的引力场方程最终发现并不正确,他继续独自尝试找出真正的场方程。此次拍卖的广义相对论计算手稿写于2013-2014年,计算所用的引力场方程就是这个时期得到的。

  经过不懈的努力,最终在与大数学家希尔伯特进行深入交流后,深受启发的爱因斯坦最终独立完成了引力场方程。这一理论贡献直接把爱因斯坦在物理学界的地位推到无可撼动的高度。

  爱因斯坦曾自豪地说:我不提出狭义相对论,5年内就会有人提出,但我不提出广义相对论,50年内都不会有人提出!

  广义相对论的思想实在太超前了,可以用时下一个词:“毁三观”来形容。在广义相对论里,空间居然是弯的,时间也是弯的。物质能量会使周围的时空产生弯曲,而弯曲的时空则会使经过它附近的物体运动方向产生偏转。著名物理学家约翰惠勒曾把广义相对论总结为一句话:“物质告诉时空如何弯曲,时空告诉物质如何运动。”

  根据披露的信息,此次拍卖的手稿是爱因斯坦和朋友贝索用新推出的引力场方程(非最终版本)对水星近日点进动的角度进行计算。那水星近日点进动是啥玩意?故事要从19世纪讲起。

  那位根据牛顿万有引力理论成功计算出海王星轨道而名闻天下的英国天文学家勒维耶再度出手,对水星近日点轨道进动进行了计算,发现了与实际观测数据存在偏差,在排除了岁差、已知行星引力摄动等已知因素后,计算结果与观测数据依然存在每100年约38的误差(后来这个误差值被修正为每一百年进动43.11),这个误差可以说是非常之小,但显然勒维耶并不打算忽略它,毫无疑问他打算再次用他的纸笔在太阳系内找出新的行星,他据此预言水星轨道内还有一颗未知行星。

  可惜经过天文学家半个世纪的努力,新行星依然没有找到。最后天文学家放弃挣扎,解释误差的任务交给了理论学家……

  旧理论产生无法解释的问题正是新理论诞生的契机,弯曲时空的引力理论迎来的第一个挑战自然就是对这一误差的挑战。此次拍卖的手稿记录了爱因斯坦对广义相对论的探索和验证过程,是世界上仅存的两份广义相对论手稿之一,物以稀为贵,此次能拍出天价就不足为奇了。

  伟大的成就从来不是轻易得到的,8年的努力在1915年11月画上了句号,爱因斯坦以广义相对论的引力场方程修正了牛顿的万有引力理论,他用水星近日点进动的计算提交了新理论的第一个理论验证报告!现在广义相对论也产生了无法解释的问题:星系外围旋转速度异常和宇宙从减速变加速膨胀。这正是新理论诞生的契机,期待科学家用新的物理理论再次刷新我们对宇宙的认知!