然而,这只不过是爱因斯坦的热身运动。接下来在他的名单中出现的是引力——如何在他的新相对论理论中加入引力?

引力的加入

将爱因斯坦的狭义相对论进行扩展,并使之包含引力,这一工作并不是一帆风顺的。在各种原因的影响下,通往最后答案的道路既艰辛又漫长。引力的加入,要求利用一些爱因斯坦当时还不具备的数学工具。更重要的是,将引力融入他的相对论理论,需要推翻一个看上去无法撼动的观念。狭义相对论成立的前提是要求空间必须是平的,且仅作为宇宙中真实运动的一个单纯背景出现。在这里,“平”意味着空间两点之间的最短路径是直线,且我们在高中所学到的几何规则(欧几里德几何)也都是成立的;而“背景”是指事件发生在一个确定的地方——无论我们如何设定坐标(街道地址、经度和纬度,或者恒星坐标),都只是叙述事件在哪里发生的一种方式。这两个前提看上去似乎是完全合理的。

但事实并非如此。使爱因斯坦升华为一个超级天才的关键,就是他洞察到空间不能被当作背景处理——空间是一个可能且正在发生变化的实体,它和在其内部运动的事物一样活跃。这种世界观上的改变,使我们遇到了和旧动画片中失事船只水手相同的境况,当他以为自己已经安全登陆一个荒岛时,却发现这个“岛”开始上浮,直到露出鲸鱼的眼睛。我们对世界的了解显示出它将是一只难以想象的怪兽,而我们将像水手一样迎来一段刺激的旅程。

等效性原理

爱因斯坦关于广义相对论的第一篇论文发表于1907年,但直到八年以后,该理论的最终版本才于1915年11月定稿。在这期间他发表过一些关于这个问题的论文,并在他本人随后的工作中证明是错误的。事实上,他在这个过程中所遇到的挫折和沮丧,都被总结在一封写于1915年12月的信中。在完成他的新理论之后不久,爱因斯坦用第三人称写道:“爱因斯坦那家伙只图一己方便。所有上一年写下的东西都会在来年被否定。”6