(爱因斯坦相对论和宇宙有什么联系)爱因斯坦著名的广义相对论

重力是人类最熟悉的一种力。它首先被牛顿的体系概括，成为牛顿万有引力定律。从行星的运动到细胞的分裂都受到了牛顿万有引力的影响。

然而，牛顿的引力理论并不完美。19世纪末到20世纪初，以爱因斯坦为首的新一派物理学家发现，在强引力和近光速运动过程中

基于这种情况，爱因斯坦建立了一种新的引力理论，广义相对论，其基础是不变的、不可超越的光速。在广义相对论中，宇宙时间空变成了一层弹性薄膜，不同质量的天体在薄膜上压出凹陷，会使光线的角度发生偏转，如果凹陷太深，也会产生黑洞。

在广义相对论的指导下，物理学家将日全食时太阳背后的星光位置与夜晚同一方向的恒星位置进行了对比，确定太阳的引力确实会使后面恒星发出的光发生偏转。

同样依靠相对论，天文学家在宇宙中发现了黑洞、引力波和引力透镜，但这能证明广义相对论是正确的吗？

要知道，从爱因斯坦提出广义相对论开始，物理学界就一直有不同的声音。因为这个理论太颠覆，诺贝尔奖委员会没有授予爱因斯坦广义相对论。在这种情况下，今天的物理学界还在寻找广义相对论的破绽，他们似乎真的找到了。

目前，广义相对论的最新缺陷在于数十亿光年外的宇宙深处，这是宇宙学家在研究哈勃体积的大尺度结构时发现的。

简而言之，宇宙学家发现我们的宇宙正在加速膨胀。大多数星系离地球和银河系都很远，离得越远的星系速度越快。但是根据广义相对论的引力场方程，我们的宇宙应该是稳定的，广义相对论不允许一个动态的宇宙出现！

但目前所有的观测结果都表明，宇宙确实在加速膨胀。这种与广义相对论相反的情况出现后，物理学家只能想象宇宙中仍然存在暗物质和暗能量。广义相对论中这两个不可预测的因素导致了宇宙的加速膨胀。

在这种情况下，爱因斯坦关于引力的广义相对论必须修改，因为暗物质和暗能量加起来占宇宙中总质量和能量的95%，而广义相对论描述的普通物质之间的引力相互作用只占宇宙中总质量和能量的5%，还有一个高达95%的范围是广义相对论没有概括的！

种种迹象表明，广义相对论需要像牛顿万有引力定律一样进行修正，即增加一些关于暗物质和暗能量的内容。那么人类文明的下一个引力理论会是什么呢？

霍金生前研究的量子引力理论或许是一条出路。

所谓量子引力理论，是将量子力学解释微观世界与广义相对论解释宏观宇宙相结合的一种新的引力理论。虽然物理学界早在20世纪下半叶就开始为这一理论努力，但包括费曼在内的老一辈物理学家和包括霍金、基普森在内的21世纪物理学家至今仍未完成量子引力理论的构建，因为两种理论过于自洽。

比如量子力学认为一切都是由基本粒子组成的，所以应该有引力子，但广义相对论认为引力是由时间的弯曲引起的空，而不是引力子的交换。

比如广义相对论承认在黑洞奇点会失效，但是奇点附近的量子效应是真实存在的，与相对论不相容。

所有这些矛盾决定了短时间内很难创造出新的理论，下一个堪比爱因斯坦的天才物理学家也不知道什么时候会出现，所以广义相对论的缺陷在可预见的未来还会长期存在。

好在现在的应用科学还很落后，广义相对论中关于大尺度宇宙的部分根本没有涉及，所以缺陷暂时不会影响到人类文明。