牛頓說引力是聯(lián)系宇宙萬物的紐帶,引力將太陽和地球吊在空間中,并且自轉(zhuǎn)加公轉(zhuǎn)。愛因斯坦說,其實宇宙根本沒什么萬有引力,那是我們?nèi)庋劭床灰姷目臻g彎曲造成的假象。

牛頓認為宇宙空間是平直的。愛因斯坦認為宇宙就像一張繃在方框上的床單,質(zhì)量巨大的星系就像放在床單上的鉛球。鉛球在床單上壓出的坑,豎起來看就相當于哈哈鏡,而光線通過這些哈哈鏡時會使我們產(chǎn)生宇宙廣闊無邊的幻覺。

愛因斯坦預(yù)言,如果我們站的位置合適,可以看見一個遙遠星體的數(shù)個幻像。這就是天文學(xué)上著名的“引力透鏡”,后來被天文學(xué)證實,我們才知道空間居然真的彎曲!我們這時才發(fā)現(xiàn),牛頓不過看見了自己的鼻尖,而愛因斯坦看見了萬里之外的大海。如此開闊而精彩的大海!

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空間可以彎曲,我們很難理解,因為我們生活在慢速地球上,感受不到空間是彎曲的。牛頓的萬有引力之所以容易理解,就是因為它建立在人類日常生活經(jīng)驗之上。牛頓不僅認為太陽系是平的,他認為宇宙也是平的,所以他帶領(lǐng)我們發(fā)現(xiàn)了三維世界,即萬物都有長、寬、高。牛頓提出的萬有引力是物理學(xué)的偉大革命,問題是一直到這場革命結(jié)束他都無法說明引力來自何處。

史上最大的科學(xué)暴動發(fā)起人牛頓用萬有引力否定了上帝,但這個偉大的暴動者最后卻不得不回到上帝溫暖的身邊:牛頓宣布引力源于上帝。西方文明老祖兒亞里斯多德認為世界轉(zhuǎn)動來自“第一推動者”,基督教神學(xué)狂批亞里斯多德幾百年后出了個意大利神父阿奎那,他宣布亞里斯多德的“第一推動者”就是上帝(其實亞里斯多德本人從未說過這句話),歐洲歷史上最為黑暗的政教合一中世紀隨這句話降落人世。順便說一句,這個阿奎那是中世紀天主教最偉大的神學(xué)家之一,著作據(jù)說達1500萬字。

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愛因斯坦根本否認宇宙空間是平的,他認為宇宙就像一張放了無數(shù)棉花球和鉛球的床單,床單被這些球壓出深淺不一的坑。牛頓之所以認為宇宙是平的,是因為他只看到了幾乎壓不出坑的棉花球——地球。想在宇宙空間中壓出明顯的坑來,需要巨大的質(zhì)量(即重量)。太陽這么大的星球也只能壓出幾個原子大小的坑(即坑深只相當于幾個原子的直徑),這樣的坑,我們用現(xiàn)在最先進的儀器也測不出來。所以,要找到地球人看得見的坑,必須放眼整個宇宙。

二相對論的第二個用處是發(fā)現(xiàn)黑洞。廣義相對論問世后,德國物理學(xué)家史瓦西證明,如果把太陽壓縮成半徑3公里的球體,引力的強烈擠壓會使太陽密度無限增大,隨后產(chǎn)生災(zāi)難性崩塌,使太陽的時空變得無限彎曲,在這樣的時空中,連光都不能逃出來!由于無法反射光,崩塌后的太陽與宇宙就分割成兩個截然不同的區(qū)域,而那個分割的球面就是“黑洞視界”,即我們眼睛能看到的盡頭,超過這個盡頭,我們就看不見了。也就是說,如果太陽變成黑洞,我們站在地球上就看不到太陽,卻能看見太陽前后的其它星球。這就是黑洞!

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以他命名的“史瓦西度規(guī)”說,當我們接近黑洞達到一定半徑之后,時空彎曲會變得無窮大,這時我們不再像是下緩坡,而是突然從懸崖邊上掉下去了——你走得太遠了,已經(jīng)無法找到回家的路。此即“史瓦西半徑”,即黑洞的半徑。任何東西包括光線進入史瓦西半徑后將無法逃走,最后一定會被黑洞撕碎吞掉。黑洞質(zhì)量巨大,最大黑洞的質(zhì)量據(jù)說超過太陽10億倍??垂夙氈?,太陽相當于130萬個地球!130萬乘10億,相當于多少,大家可以拿手機自己算下。如果黑洞是地球,地球大概相當于一粒芝麻。然后,這粒芝麻上還有很多細菌那么大根本看不見的小人兒,因為沒當上處長或者沒發(fā)財而郁郁一生!

有意思的是,當時所有科學(xué)家,包括愛因斯坦本人和證實相對論的愛丁頓,全體斷然否認存在黑洞。愛因斯坦還宣布他可以證明沒有任何星體可以達到密度無限大。黑洞這個名稱也是50年之后才由美國物理學(xué)家惠勒命名的。

嚴格說來,黑洞并非星球,它只是宇宙中的一塊兒地方,這地方跟宇宙互不通連,黑洞視界將它們徹底分隔。黑洞視界以外,光可以任意相互聯(lián)系,就是說我們可以看見所有的東西,這就是我們的宇宙。黑洞視界以內(nèi),光線不能自由傳播,而是向中心集聚,這就是黑洞。

在黑洞內(nèi)部,物體向黑洞墜落的過程中,潮汐力越來越大,在中心區(qū)域,其引力和起潮力都是無限大。因此,在黑洞中心,除了質(zhì)量、電荷和角動量以外,原子、分子等等都將分崩離析,根本不存在我們?nèi)祟愐阎娜魏巍拔矬w”。在黑洞中心,全部物質(zhì)被極為緊密地擠壓成為一個體積無限趨近于零的幾何點,任何強大的力量都不可能把它們分開。

這就是“奇點”!

廣義相對論無法說明“奇點”,量子論才能說明,于是令人啼笑皆非的情況出現(xiàn)了:廣義相對論發(fā)現(xiàn)了黑洞,卻在“奇點”失效,被迫讓位給量子論,可廣義相對論的發(fā)現(xiàn)者愛因斯坦與量子論的發(fā)現(xiàn)者玻爾,卻水火不相容!

三廣義相對論的第三個用處是宇宙常數(shù)。

在愛因斯坦天文學(xué)中,宇宙不是膨脹就是收縮。那宇宙如何在膨脹與收縮之間保持平衡呢?創(chuàng)立廣義相對論的第二年,愛因斯坦發(fā)表論文《廣義相對論的宇宙學(xué)應(yīng)用》,否定傳統(tǒng)物理定論“宇宙無限”。他把宇宙看作一個具有有限空間體積的自身閉合的連續(xù)區(qū),推論宇宙在空間上“有限無邊”。這是天文學(xué)史上最大膽的推測。從此,人類對宇宙的研究擺脫了閉著眼睛瞎猜,真正睜開眼進入了現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域。愛因斯坦認為宇宙在膨脹與收縮之間保持平衡的原因是“宇宙常數(shù)”——一個與引力相反,但強度完全一樣的斥力,它隨著天體之間距離的增大而增強,完全抵消引力,從而讓宇宙保持穩(wěn)定,避免宇宙崩潰。

這是什么意思?意思就是:愛因斯坦認為宇宙是靜態(tài)的。

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可1922年俄裔美籍物理學(xué)家弗里德曼通過數(shù)學(xué)計算發(fā)現(xiàn)宇宙隨著時間在不斷膨脹。1927年,比利時天文學(xué)家、頂級橋牌大師喬治斯·勒梅特得出同樣的計算結(jié)果。愛因斯坦拒絕接受動態(tài)宇宙。他堅信宇宙是靜態(tài)的,除了時間變化,其它一切都不變。因此他尖銳地批評弗里德曼和勒梅特。這時,哈勃閃亮登場。1929年,現(xiàn)代天文學(xué)之父哈勃觀察宇宙深處星云的紅移現(xiàn)象后證實,所有星系都在高速離銀河系而去,而且,無論我們站在宇宙中哪個星系中,看到的情形也都一樣:別的星系也在高速逃離我們所站的這個星系。距離越遠的星系,逃離的速度越大。這又是什么意思?意思就是,整個宇宙在不斷膨脹,即:宇宙是動態(tài)的。

哈勃得意洋洋地把觀測結(jié)果拿給愛因斯坦看,愛因斯坦當場啞口無言,不得不宣布放棄宇宙常數(shù)并公開收回對弗里德曼的批評。

按照哈勃定律,如果將宇宙的膨脹反推,就意味著在非常非常遙遠的過去,最早的宇宙是半徑為零的一個點。1948年美國物理學(xué)家伽莫夫根據(jù)哈勃定律提出宇宙大爆炸理論,認為原始宇宙誕生于一次壯觀的大爆炸,立刻變成意見領(lǐng)袖。50年后天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)宇宙不只在膨脹,而且這種膨脹還是加速度的,即所有星系逃離銀河系的速度都越來越快。意思就是,一定有某種神秘的力量在暗中以加速膨脹的方式撕扯著宇宙的所有星系。這種力量科學(xué)家稱之為“暗能量”。近年來,科學(xué)家通過觀測和計算證實暗能量不僅存在,而且還是宇宙的主流,約占宇宙總量的73%,此外“暗物質(zhì)”約占23%,而我們?nèi)搜勰芸匆姷挠钪嫖镔|(zhì)如地球月亮星星等,僅占4%!

咱們從小就知道,天上星,數(shù)不清。愛因斯坦告訴我們,數(shù)不清的滿天星只是宇宙中的“一小撮”,宇宙的絕大部分我們知之甚少,或者干脆毫無所知。

夠不夠驚心動魄?夠不夠有用!

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人類認識的道路永遠如此:我們對最重要的東西總是視而不見。我們知道得越多,就越發(fā)現(xiàn)自己實際上非常無知。記得蘇格拉底那句話吧:我最大的知識即“我知我無知”。

暗能量給宇宙常數(shù)平了反,證明它起碼從思路上是正確的。宇宙常數(shù)以暗能量的面目滿血復(fù)活,它產(chǎn)生的洶涌澎湃的斥力令整個宇宙為之色變。暗能量和引力之間的戰(zhàn)爭自宇宙誕生起就從未停止。

科學(xué)實驗證明現(xiàn)在暗能量的密度已大于物質(zhì)的密度,即引力已經(jīng)戰(zhàn)敗,宇宙正在以前所未有的速度加速膨脹??茖W(xué)家預(yù)測,再過200億年宇宙將迎來動蕩的末日,恐怖的暗能量終將把所有行星、恒星、星系一一撕碎,宇宙將只剩下沒有盡頭的寒冷和黑暗。記不記得《菜根譚》下篇第12節(jié)那句話:“山河大地已屬微塵,而況塵中之塵;血肉身軀且歸泡影,而況影外之影。非上上智,無了了心?!?/p>

Take it easy。當沒當上處長或中國首富,拿沒拿諾貝爾獎,真沒那么重要。愛因斯坦雖然拿了諾貝爾獎,但卻深得其中三昧。話說有天他在朋友家吃飯,忽然來了靈感,拿起筆找不到紙,居然直接把公式統(tǒng)統(tǒng)寫到主人家雪白的新桌布上。這則膾炙人口的愛因斯坦幽默故事實際源于一個誤會:我們沒明白,當愛因斯坦在桌布上寫公式時,他腦海中浮現(xiàn)的是宇宙的終極毀滅。跟黑洞、暗能量、200億年后的宇宙末日相比,一塊新桌布和主人痛心疾首的白眼,算得了什么?

四、廣義相對論還有一個用處是發(fā)現(xiàn)了引力波。愛因斯坦的這篇文章1916年發(fā)表于《普魯士科學(xué)院學(xué)報》。引力波理論進一步完善了廣義相對論。

廣義相對論說,質(zhì)量巨大的星系在宇宙中壓出深坑的同時還會形成“引力波”。任何被外力彎曲的物體在連續(xù)時間里都會形成“波”,比如風吹西湖會產(chǎn)生水波。這種星系彎曲過程中在宇宙中形成的“波”,就是引力波。引力波處處存在。

五、是的,我們的宇宙科學(xué)至今仍然不能超越愛因斯坦。也許永遠都無法超越。因為,宇宙很可能就是他說的這個樣子。

廣義相對論的驚世亮劍甚至贏得科學(xué)的“死敵”基督教。愛因斯坦之前,基督教基本上是反科學(xué)的,可盡管羅馬教廷燒死布魯諾、查禁哥白尼、監(jiān)禁伽利略,但科學(xué)仍然不可阻擋地深入人心,牛頓力學(xué)更是一記打在胃部的重拳,疼得基督教直不起腰來,基督教從此只是“部分歐洲人的信仰”,神學(xué)家已經(jīng)不敢下場跟科學(xué)家論戰(zhàn)。

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基督教雖然號稱拯救全人類,但處理具體事務(wù)時跟普通政黨并無二致,也得遵循政治游戲規(guī)則,比如“敵人的敵人就是我們的朋友”。牛頓學(xué)說被相對論打倒,廣義相對論宣布宇宙可能有限,基督教心情大舒服:宇宙有限,那宇宙之外不就是天堂么?所以,在愛因斯坦訪問英國的宴會上,坐在他旁邊的坎特伯雷大主教就恭恭敬敬地向愛因斯坦請教:“教授,聽說您的理論似乎提供了基督教的某種證據(jù)?”正遭德國科學(xué)界萬眾圍攻、急需同盟軍的愛因斯坦卻微笑著拒絕了基督教熱情洋溢的大手:“對不起,相對論純粹是科學(xué)問題,與基督教毫不相干?!睈垡蛩固咕芙^與敵人的敵人聯(lián)手。他知道,那樣他會得到一個強大的盟友,卻會就此輸?shù)糇约?。丘吉爾說,為打敗希特勒他可以跟魔鬼結(jié)盟。因此,丘吉爾雖然也很偉大,但跟愛因斯坦確實沒法兒比。真不是一個數(shù)量級。