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相对论|自由落体实验做了几百年为何还要做？它的重要性超乎你的想象( 二 )


自由落体实验 ， 要验证的 ， 就是这惯性质量跟引力质量 ， 是不是等价的 ， 这 ， 才是这个实验最重要的目的！
后来 ， 因为自由落体实验不好做 ， 难以精确 ， 所以 ， 牛顿就设计了一个单摆实验 ， 来验证引力质量跟惯性质量 ， 是不是等价 。 牛顿尝试了不同材质的物体来做单摆 ， 经过反复测量 ， 把测量的结果尽量精确到小数点后四五位 ， 牛顿发现 ， 引力质量跟惯性质量 ， 在数值上是一样的 ， 没有区别 。
牛顿
1900年 ， 匈牙利物理学家厄缶 ， 他改进了扭秤的设计 ， 把实验的精度提升到小数点后八位 ， 仍然没有发现引力质量跟惯性质量 ， 两者究竟有啥差别 。
物理学家厄缶
不过 ， 在牛顿力学体系中 ， 最重要的基础 ， 是绝对时空 ， 万有引力公式跟牛顿三大运动定律 ， 这引力质量跟惯性质量 ， 究竟是不是一回事 ， 也就是个物理常数问题 ， 并不是特别重要的事情 ， 但几年后 ， 一个大神出手 ， 重构物理学大厦 ， 这引力质量跟惯性质量 ， 霎时间就成了物理学至关重要的问题 。
这大神是谁？自然是20世纪物理学的绝对主角爱因斯坦了 。
现代物理之父
爱因斯坦在1905年创立狭义相对论 ， 推翻了牛顿的绝对时空观 。 狭义相对论描述的是惯性参照系下的运动定律 ， 然而 ， 当爱因斯坦想把相对论推广到非惯性系的时候 ， 却遇到了很大的困难 。 因为 ， 传统的牛顿力学 ， 是建立在牛顿的绝对时空观的基础上的 ， 有了绝对时空 ， 惯性系非惯性系 ， 就很好定义 。 然而一旦没有了绝对时空 ， 这惯性系非惯性系 ， 就难以定义了 。 惯性系非惯性系都定义不了 ， 相对论自然也就无法推广了 。
爱因斯坦一直在沉思这个问题 ， 某一天坐电梯的时候 ， 他体验到失重的感觉 ， 由此灵光一闪 ， 从引力质量跟惯性质量等价 ， 这个大多数物理学家没有太注意的现象出发 ， 将之作为广义相对论的基础性原理 ， 称之为等效原理 。
美剧《天才爱因斯坦》中 ， 爱因斯坦从电梯中领悟了等效原理
等效原理 ， 再加上另一个广义相对性原理 ， 这两个原理成为了广义相对论的支柱性原理 ， 两者撑起了相对论这座森严的大厦 ， 而相对论跟量子力学 ， 又支撑起了整个现代物理 。
讲到现在 ， 大家也应该明白 ， 这惯性质量跟引力质量为何重要 ， 两者的等价 ， 是现代物理基础中的基础 。 一旦能够通过做实验 ， 证明两者并非等价 ， 那整个相对论都会被推翻 ， 现代的物理学理论 ， 也要重新构建 。 如果真有科学家做出这样的实验 ， 那他一定可以永垂物理学史册 。
正因如此 ， 才不断有科学家孜孜不倦地在做自由落体实验 ， 去验证引力质量跟惯性质量 ， 两者究竟是否等价 。 前苏联物理学家布拉金斯基 ， 把实验做到了小数点后12位 ， 仍然没有发现 ， 这两者在数量上有啥区别 。
【相对论|自由落体实验做了几百年为何还要做？它的重要性超乎你的想象】也许 ， 数百年后 ， 随着人类的技术发展 ， 人类终于可以发现引力质量跟惯性质量的区别 ， 相对论需要被修正 ， 爱因斯坦被推翻 ， 那时的基础科学 ， 才能够形成真正的突破？还是人类就像《三体》中描述的那样 ， 科技被封锁 ， 基础科学永无突破 ， 爱因斯坦永远被封神？聪明的网友们 ， 你认为呢？


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