广义相对论一百年。谁帮助爱因斯坦

一百年前,在1915年11月,爱因斯坦(Albert Einstein)发表了广义相对论(GR)


爱因斯坦发表只有四个在科学杂志柏林普鲁士科学院短文章:1,234。他们中的最后一批于1915年11月25日发送。这些文章指出了一位作者,而该作品通常被视为一位天才的作品。但这是完全错误的。


自然》杂志在《自然》杂志上写道

马塞尔·格罗斯曼(左)和米歇尔·贝索(右)是阿尔伯特·爱因斯坦(中)的大学朋友。其作者研究了爱因斯坦的生活以及广义相对论创造的历史的几种文学资料。

爱因斯坦在他的学生时代的两个朋友马塞尔·格罗斯曼(Marcel Grossmann)和米歇尔·贝索(Michele Besso)对广义相对论的产生产生了最重大的影响。格罗斯曼(Grossmann)是一位才华横溢的数学家和勤奋的学生,在他试图提出理论时的关键时刻,他帮助了梦dream以求的奇异的阿尔伯特。贝索(Besso)是一位富有想象力的工程师,在某些方面杂乱无章。他与爱因斯坦保持着终身友谊。其他人做出了贡献。

这三人都在18​​96年至1900年在高级技术学院(理工学院)学习,该学院现在称为苏黎世瑞士高级技术学院(ETH)。阿尔伯特本人希望学习成为物理和数学学校的老师,在这里他遇到了一个同班同学米列娃,后来他结了婚。根据传说,爱因斯坦经常错过课程(因为未来的妻子?),然后根据格罗斯曼的笔记通过了考试。


苏黎世的高等技术学校,爱因斯坦(Albert Einstein)结识朋友。

格罗斯曼(Grossmann)的父亲帮助爱因斯坦于1902年在专利局找到了工作,几年后贝索(Besso)来到了专利局。贝索与爱因斯坦之间的争论导致了爱因斯坦在1905年唯一的著作中发表的最著名的科学著作。在他们制定狭义相对论(STR)。

在1905年的同一年,阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)完成了他的论文,并获得了苏黎世大学的物理学博士学位。

1907年,阿尔伯特开始考虑开发STR的新想法,该想法可以将重力与时空曲率普遍联系起来。该理论后来被称为相对论通论。自1909年离开专利局以来,这位科学家开始对其进行更紧密的研究。他被提升为苏黎世大学教授,两年后又在布拉格任教。 1912年,爱因斯坦返回苏黎世,并再次与ETH联系了格罗斯曼。朋友们齐心协力,共同发展了一个成熟的理论,直到那时,它才以一种思想的形式存在。

两位物理学家的合作在爱因斯坦的苏黎世日记结果,他们在1913年发表了联合科学著作,称为Entwurf(“计划”)。场方程是1913年Entwurf与1915年相对论一般理论之间的主要区别,场方程描述了物质如何使时空结构弯曲。在GR中,方程是一般协变量的,也就是说,它们在任何参考系中都保持其形式,在Entwurf理论中,协方差是严格限制的。

1913年7月,两位著名的德国物理学家马克斯·普朗克(Max Planck)和沃尔特·恩斯特(Walter Nernst)抵达苏黎世。他们为柏林34岁的阿尔伯特提供了高薪且免费的职位。爱因斯坦于1914年3月接受了这一提议。重力对普朗克和能斯特并不特别感兴趣;他们对爱因斯坦在量子物理学领域的思想感兴趣。

但是即使在去柏林之前,物理学家仍在研究广义相对论。为了检验这一假设,他们与贝索一起,汇编了公式,解释了水星近日点在每世纪43°处的异常进动。贝索为这项工作做出了重大贡献,并提出了有趣的问题。例如,他曾经问过Entwurf方程中是否有一个解可以唯一地确定太阳的引力场。对爱因斯坦手稿的现代分析表明,正是这个问题才使爱因斯坦有了一个论据,可以说服他相信恩特沃夫场方程的有限协方差。

爱因斯坦的理论预测,重力会使光线弯曲。 1914年8月,他与年轻的德国天文学家Erwin Finlay Freundlich(Erwin Finlay Freundlich)一起前往克里米亚观测日食,以证实这一点,但被俄国人拘留(第一次世界大战开始)。光的曲率的证据必须等到1919年的日蚀。

1914年5月,爱因斯坦和格罗斯曼发表了第二次合作,对恩特沃夫的理论进行了完善。然后他们不能一起工作,因为爱因斯坦去了柏林工作。

不久之后取得了突破。阿尔伯特的婚姻破裂,米丽娜带着两个儿子回到苏黎世。爱因斯坦与表兄艾尔莎(Elsa)恢复了关系,两年前关系破裂。爱因斯坦继续从事理论研究,但到1915年夏,他开始变得紧张,因为Entwurf方程尚未在具有旋转运动的系统中收敛(贝索在两年前告诉他,但爱因斯坦无视了此话)。爱因斯坦求助于天文学家弗雷德利希(Freindlich),因为他本人无法超越自己(“头脑陷入了沉思”)。显然问题出在Entwurf场方程中。同时,必须快点,因为著名的德国数学家戴维·希尔伯特(David Hilbert)对爱因斯坦的思想产生了兴趣,他当然可以将思想带入脑海。

爱因斯坦急忙更改了场方程-并于1915年11月上旬发表了科学论文。第二周,他再次更改了它们-并再次发表了科学论文。然后再说一次。最后,场方程在1915年11月25日提交发表的第四篇论文中成为协变的。

爱因斯坦在他的第一部著作中写道,理论是数学家卡尔·高斯和伯恩哈德·里曼的“真正的胜利”。他写道,如果两年前他和格罗斯曼受纯数学指导,而不是物理学指导,那么他们将不允许协方差有限的场方程。但实际上,正是与Grossmann,Besso以及类似的GR理论的作者(Gunnar Nordstrom和Adrian Fokker等)的合作帮助他克服了Entwurf理论的局限,而不仅仅是Gauss和Riemann。



在《自然》杂志的讽刺漫画中,柏林物理学的精英(弗里茨·加伯,沃尔特·内斯特,海因里希·鲁本斯,马克斯·普朗克)和他的新老家庭成员不幸地看着爱因斯坦在著名科学人物(艾萨克·牛顿,詹姆斯·克莱克)的支持下测试他的新引力理论。麦克斯韦(Maxwell),卡尔·高斯(Karl Gauss),伯恩哈德·里曼(Bernhard Riemann)和较小的科学家(马塞尔·格罗斯曼(Marcel Grossman),古纳·诺德斯特龙(Gunnar Nordstrom),欧文·芬利·弗雷德里希(Erwin Finley Freindlich),米歇尔·贝索(Michelle Besso)。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN387229/


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