為什麼愛因斯坦能提出超前百年的相對論？

在1905年，愛因斯坦提出了劃時代的時空理論——狹義相對論，由此掀起了物理學的變革，現代物理學的一大基石宣告誕生。10年之後，愛因斯坦又提出了全新的引力理論——廣義相對論。一百多年後，愛因斯坦的理論預言才逐漸被現代科技所證實。那麼，在當年科技尚不發達的情況下，為什麼愛因斯坦能夠提出如此超前的理論呢？

事實上，在愛因斯坦那個年代，相對論的種子已經開始萌芽。當時間進入20世紀之後，物理學家普遍認為物理大廈已經基本建造完工，後世只需做一些修補工作就行。然而，飄蕩在物理學大廈上空的一朵烏雲讓一些物理學家感到不安。

早前的物理學家認為，真空中遍布以太，這是光傳播的介質，以太系就是宇宙的絕對靜止參照系。為了證明以太的存在，邁克耳遜和莫雷兩位物理學家進行了一項著名的光干涉實驗。結果表明，宇宙中不存在以太，而光速在任何參照系裡都是不變的。

關於光速的不變性，在更早的麥克斯韋光速公式中已經可見一斑。在麥克斯韋的真空光速公式中，計算光速的兩個常數（真空介電常數、真空磁導率）只與真空有關，並不存在任何的方向性，這意味著光速是不變的。

不過，以太概念深入那個時代物理學家的思維，即便是當時的大物理學家洛倫茲也始終堅持以太的存在。為了解釋邁克耳遜-莫雷實驗，洛倫茲提出了一種數學手段——洛倫茲變換。

愛因斯坦則提出了完全不同的看法，他堅持實驗的結果，認為光速是不變的，而變的是時間和空間。由此，愛因斯坦創立了狹義相對論。在愛因斯坦看來，牛頓的絕對時空觀是不成立的，時空因為參照系的不同而不同。從狹義相對論推導出的鐘慢效應、質能方程等結論最終都被實驗逐一證實，並得到應用。

在創立狹義相對論之後，愛因斯坦一直在研究如何把引力也納入相對論體系。愛因斯坦用物質和能量彎曲時空產生的幾何效應來解釋引力現象，由此創立了廣義相對論。

基於廣義相對論，愛因斯坦做出了一系列重要的預言，其中包括引力透鏡效應、引力紅移、黑洞、引力波。但在那個時代，受制於有限的科技水平，很多預言都無法進行驗證。直到最近這些年，引力波、黑洞等現象才被直接探測到。

之所以愛因斯坦能夠提出超前的物理學理論，一部分原因當然離不開他那極為敏銳的物理學思維，還有一部分原因是愛因斯坦也是站在巨人的肩膀上。在那個時代，已經有幾位物理學家接近狹義相對論。如果再晚個5年，狹義相對論就不屬於愛因斯坦。

但廣義相對論就不一樣了，沒有愛因斯坦，恐怕再過50年可能也沒有人會提出這個引力理論。廣義相對論是愛因斯坦一生最引以為豪的成就，他非常相信自己的理論最終會得到實驗的證實。

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