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爱因斯坦|如果没有爱因斯坦 世界会有什么不同？( 三 )


在爱因斯坦之前，早在19世纪80年代，电子的发现者、英国物理学家约瑟夫·汤姆孙便开始认为具有移动带电粒子的电场和磁场一定携带着能量 。他试图量化这种能量 。这很复杂，但自学成才的英国物理学家奥利弗·亥维赛通过一组简化的假设，对此进行了计算：他确定带电粒子携带的“有效质量”与电场能量（E）除以光速（c）的平方成一定比例 。
亥维赛提出的比例常数是4/3，与他在1889年计算的真值1不同；弗里茨·哈泽内尔在1904年和1905年也计算出了同样的结果 。亨利·庞加莱在1900年独立推导出了E = mc?，但他还未完全理解这一推导结果的含义 。
在没有爱因斯坦的情况下，已经有物理学家接近完成他这个最著名的方程；不难想象，即使没有爱因斯坦，其他的物理学家也很有可能在短时间内完成余下的任务，这是有现实依据的 。

爱因斯坦|如果没有爱因斯坦 世界会有什么不同？
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这张“光子钟”的插图显示，当你处于静止状态时（左），一个光子如何以光速在两个镜子之间上下移动 。当你向前推进（向右移动）时，光子也以光速移动，但需要更长的时间在底部和顶部镜子之间振荡 。因此，相对运动的物体与静止物体相比，时间发生了膨胀 。
同样，其他物理学家也已经非常接近狭义相对论了 。迈克尔逊-莫雷实验证明了光总是以恒定的速度移动，推翻了最流行的以太模型 。亨德里克·洛伦兹发现了决定速度如何增加以及时间如何膨胀的变换方程，并与乔治·菲茨杰拉德各自确定了长度在运动方向上是如何收缩的 。
在很大程度上，这些都是引导爱因斯坦发展出狭义相对论的基础 。当然，的确是爱因斯坦将这一切综合了起来 。同样，很难想象洛伦兹、庞加莱和其他研究电磁学和光速相互作用的人不会取得类似的突破 。即使没有爱因斯坦，这些研究者也已经非常接近狭义相对论了 。

爱因斯坦|如果没有爱因斯坦 世界会有什么不同？
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迈克耳孙干涉仪（上图）显示，如果伽利略相对论是正确的，则光干涉图样（下图，实线）的变化可以忽略不计（下图，点线） 。无论干涉仪的方向是什么，包括与地球在太空中的运动方向一致、垂直或相反，光速都是一样的
马克斯·普朗克对光的研究为光电效应的发现奠定了基础；无论有没有爱因斯坦，光电效应都肯定会被发现 。
在量子力学中，粒子可以分为玻色子与费米子 。费米和狄拉克对费米子（玻色子之外的另一类粒子，包括夸克和轻子）进行了统计，而统计玻色子的人则是印度物理学者萨特延德拉·玻色——保罗·狄拉克为纪念他而给出了这一命名——爱因斯坦只是玻色信件的收信人 。

爱因斯坦|如果没有爱因斯坦 世界会有什么不同？
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这张银河系中心附近恒星的20年延时图像是由欧洲南方天文台（ESO）于2018年发布的 。可以看到，这些特征的分辨率在接近尾声时逐渐变得锐利，灵敏度也逐渐提升；与此同时，中心恒星一直在围绕一个看不见的点——银河系的中心黑洞——运行，这些都与爱因斯坦广义相对论的预测相符
可以说，如果没有爱因斯坦，量子力学一样也会发展得很好 。
当然，广义相对论是最重要的 。爱因斯坦已经掌握了狭义相对论，开始着手研究引力 。1907年，爱因斯坦提出了著名的等效原理——加速运动所受到的惯性力与引力在本质上是等价的，观察者无法对二者进行区分 。爱因斯坦本人将这一原理称为“他最感快乐的思想”，甚至让他三天都没睡好觉 。不过，其他研究者也在沿着相同的路线展开思考，比如
·庞加莱将狭义相对论应用到水星轨道上，发现可以解释观测到的大约20%的“额外”近日点进动；

爱因斯坦|如果没有爱因斯坦 世界会有什么不同？
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无论是在一枚加速的火箭当中（左），还是在地球上（右），球落地的方式都是相同的，这是爱因斯坦等效原理的一个例证 。在局部区域测量加速度的结果表明，重力加速度和其他形式的加速度之间没有区别；除非你能以某种方式观察或获取外部世界的信息，否则这两种情况将产生相同的实验结果 。


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