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天下文化首頁 主題 東西為何往下墜落,行星為何會運轉?
科學自然

發表日期

2016.03.01
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文章摘錄自

七堂簡單物理課
獻給沒有科學背景的讀者,透過最美麗、最詩意,且最易懂的短短七堂簡單物理課,就能完全掌握近代物理精髓。...
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東西為何往下墜落,行星為何會運轉?



圖片來源:unsplash

在歷史進程上,於接二連三發生的諸多知識躍進中,愛因斯坦完成的理論恐怕是無與倫比的。

那是因為,一旦你理解它如何運作,就知道它其實簡單到不可思議。

牛頓想要解釋東西為何往下墜落,以及行星為何運轉。於是,他假想有一個「力」會讓所有物體互相吸引,他把這個力叫做「重力」。

但是這個力要如何讓相隔遙遠、中間空無一物的兩個物體吸引在一起,卻不得而知。這位偉大的科學之父很謹慎,不敢貿然提出假設。

牛頓也想像過物體會在空間中移動,而空間就像是一個跟宇宙一樣大的箱子,裡頭有物體筆直往前跑,直到某個力使其彎曲為止。

牛頓虛構的這個「空間」、這個世界之盒是用什麼造的,他同樣沒有解釋。

然而在愛因斯坦誕生前幾年,法拉第以及馬克士威這兩位偉大的英國物理學家,在冰冷的牛頓世界裡加入了一個關鍵的成分:電磁場。

這個電磁場不但實際存在,而且無所不在。它帶著無線電波填滿整個空間,它如湖水表面的漣漪般起伏振盪,而且會帶著電力到處走。

愛因斯坦小時候就對電磁場很著迷,因為父親建造的那些發電廠裡的旋轉機件,就是靠電磁場才能轉個不停。

而他很快就想到,重力跟電力一樣,應該也是由某種場帶著走的:所以一定有類似「電場」的「重力場」存在。

他想要了解「重力場」是怎麼回事,又該如何以方程式來描述。這時,他神來一筆想到了一個絕妙的點子:重力場不在空間裡面,重力場就是空間。

這就是廣義相對論的概念。

摘自《七堂簡單物理課》

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