25 年 1915 月 XNUMX 日，爱因斯坦在一篇三页的短论文中向普鲁士科学院提交了他的新方程，”这位作者告诉我们。 因此，广义相对论诞生了，当然，经过几年的酝酿 爱因斯坦非凡的大脑.

随着该事件一百周年即将来临，历史调查是有序的。 在 完美理论牛津大学天体物理学教授佩德罗·费雷拉提供了一个。

我想大多数受过教育的人都知道阿尔伯特爱因斯坦工作过 二 狭义相对论和广义相对论。 1905 年出版的特殊理论改写了观察者相对于彼此匀速运动（匀速直线）的物理定律。 它通过将空间和时间统一在一个具有非常特殊形状的 4 维数学对象“时空”中来实现。

十年后出版的《通论》包括 不-通过允许时空具有均匀运动 任何 形状。 时空区域的实际形状由存在的引力决定。

特殊理论包含著名的方程 E = mc² — 将能量、质量和光速联系起来。 通过选择合适的计量单位，c² 可以消失，留下 E = m。 所以质量就是能量。

鲜为人知的是广义相对论的关键方程， G =8πT. 粗体字母是张量，是相对于某个坐标系的测量“包”。 包装在的数字 G，爱因斯坦张量，定义了 4 维时空的形状：那些在 T，能量-动量张量，列出能量的局部分布。 所以质量就是能量就是几何！

自 G 和 T 是一组数字，那个关键方程实际上是一组方程，通常以复数形式称为 场方程 广义相对论。 这些方程是相互依赖的； 他们的解决方案取决于关于 G 和 T. 当爱因斯坦的论文在印刷时仍然很热时，这些方程是针对特别简单的假设求解的。

例如，真空中单个点大小的引力粒子的情况可以通过以下公式解决 卡尔·施瓦兹希尔德，在俄罗斯前线的德皇部队的一名炮兵军官。 Schwarzschild 的解决方案不仅解释了长期以来困扰天文学家的水星轨道上的奇怪现象，而且还预测了“黑洞”的存在，尽管物理学家长期以来一直反对这个特定的结论，并且直到 1967 年才对这一现象做出决定性的命名。 Schwarzschild 于 1916 年 XNUMX 月去世，在他的解决方案发表几周后

广义相对论对宇宙学产生了重大影响。 宇宙的形状和命运隐含在场方程中，一旦你决定了物质的大规模分布，就可以求解。 更广泛地说：宇宙是否是静止的，从 XNUMX 亿年到下一个具有相同的整体外观？ 或者是从 Free Introduction 陈述给 这 不同的？ 1916 年，包括爱因斯坦在内的所有物理学家都坚信宇宙是静态的。

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他们还相信，用费雷拉教授的话来说，宇宙“充满了均匀分布的东西”。 然而，将这个假设加入到场方程中，产生了一个不断演化的宇宙。 为了避免这个不愉快的结果，爱因斯坦添加了一个项Λg 到张量方程的左侧。 这是一个大写的希腊语 lambda，被物理学家称为“宇宙常数“; g 是基本几何张量，从中 G 派生。

在 1920 年代，对遥远星系的观测表明，宇宙 is 毕竟，Λ 必须放弃，尽管爱因斯坦称 Λ 为他“最大的错误”的故事是 来源不良. 1990 年来，Λ 一直在下降； 然后，在 XNUMX 年代对非常遥远的物体进行了更准确的研究之后， Λ卷土重来 并且现在再次包含在场方程的陈述中。

Λ 的奇特历史只是费雷拉教授编织叙事的线索之一。 类星体、脉冲星和暗物质都有特色。 在人性方面，我们读到了奇怪而悲伤的职业生涯 约瑟夫·韦伯，现在作为科学哲学课程的案例研究分发。 XNUMX 世纪中叶伟大的苏联物理学家，如 Yakov Zel'dovich 和 Andrei Sakharov 在广义相对论方面的工作也有很好的报道，他们的故事在 Istvan Hargittai 的著作中得到了更详细的讲述。 埋葬的荣耀.

上个世纪中叶有一个概念——我在当时艾萨克·阿西莫夫的一篇文章中读到过——就像 1700 年左右属于化学，1800 年左右属于电，1900 年左右放射性，所以 2000 年左右的年份将属于引力； 然后会在 21 世纪后期出现一种成熟的引力技术。

这还没有发生，但费雷拉教授的最后两章暗示了可能性。 （他最后的标题是：“有事要发生。”）如果我们 do 获得引力技术，它将从爱因斯坦一百年前提出的那些场方程中获得理论灵感，以及那些迎接挑战的人的工作——他们的故事在这里讲述的学者 完美理论，年度流行科学图书的有力候选人。