爱因斯坦的脑壳里都会想些啥？

liukang20245天前今日吃瓜394

全部真实高超的思维都已阅历过不计其数次的考虑，可是要让它们真实成为咱们的思维，咱们有必要诚实地从头考虑一遍，直到它们在咱们的人生阅历中生根发芽。约翰·沃尔夫冈·冯·歌德

阿尔伯特·爱因斯坦（1879-1955）不仅是一位物理学家，仍是一位真实的立异者，一位亲手拆掉物理学大厦的人，他对科学的共同情绪是由深深的好奇心和想象力所决议的。他勇于质疑国际的根本规则，然后改动了咱们对实践的了解。

爱因斯坦的思维试验（德文为 Gedankenexperimente）是他用来探究最杂乱、最抽象概念的办法，也是他开展相对论的办法中要害的部分。

他不是第一个也不是终究一个在研讨中进行思维试验的人，可是，至少在他所在的年代，无人可以比较他在使用思维来研讨实践试验无法触及的范畴的才能。

与物理试验不同，思维试验不会发生新的成果，可是它们必定能依据开端的假定推理得出确认的推论。

以下是爱因斯坦一些标志性的思维试验，它们表现了他最具开创性的一些发现。

追逐光束

爱因斯坦在他的列传中写道：

…我在16岁时就现已发现了一个悖论，假如我以速度c（真空中的光速）追逐一束光，我应该观察到这束光是一个中止的电磁场，虽然它在空间上是振动的。可是，无论是依据阅历仍是依据麦克斯韦方程组，如同都没有这样的现象。从一开端，我就凭直觉清楚地看到，从这样一个观察者的视点来判别，全部都有必要依照与相对地球中止的观察者相同的规则来进行。那么第一个观察者怎样知道或许说怎样确认自己处于快速匀速运动的状况呢？在这个悖论中，咱们看到了狭义相对论的萌发。

换句话说，爱因斯坦的思维试验考虑的是以光速和一束光一同运动的景象。他揣度，假如这种状况或许存在，光束就会在时刻上冻住，这就与麦克斯韦方程组相对立。可是，爱因斯坦终究得出结论光速是稳定的，光有必要以30万千米每秒的速度传达；而时刻，并非光速，有必要改动。

对随光束运动的人来说，时钟的滚动是正常的。可是，关于光束以外的观察者而言，运动的人的时钟要慢得多，甚至有或许时刻彻底中止。

爱因斯坦关于狭义相对论的开创性的作业就来源于他16岁时的这一个思维试验。

电梯试验

这个闻名的思维试验启示爱因斯坦在1915年提出了他最美丽的广义相对论，这是一个描绘物质和能量怎么曲折时空，时空曲折又怎么影响国际中物质运动的理论。

他指出，假定你发现自己待在一个悬浮在太空中的没有窗户的电梯里。假如电梯是中止的，你会感触到和站在地面上相同的重力，可是，假如有人在用绳子向上拉这个电梯，让它加快上升，你在电梯里就会感到如同在被向下推。那么问题来了：上述感触是由重力引起的，仍是由电梯的加快度引起的？明显二者发生相同的成果，这个疑问让爱因斯坦得出结论：重力和加快度确实是等效的。

这个思维试验协助爱因斯坦确立了等效原理，即重力效应和加快度效应是不行区别的。该原理后来成为广义相对论的根底。

爱因斯坦在他1920年私家回忆录中写到：

1907年，当我忙于为《放射性与电子学年鉴》（Jahrbuch der Radioaktivität und Elektronik）编撰我在狭义相对论方面的作业总结时，我发生了我这一生中最高兴的主意：引力场仅以和发生于电磁感应的电场相类似的办法相对存在着。比方这样一个比方：关于一个从房顶自由落体的观察者来说，在他下落的过程中——至少在他的邻近小范围内——是没有引力场的。也便是说，假如这个观察者铺开任何物体，这些物体相关于他来说依然处于中止或许匀速运动状况，与它们特别的物理或化学性质无关。因而观察者有理由把自己的状况解说为“中止”。

EPR佯谬

爱因斯坦是旧量子力学的奠基人之一，可是他并不认可这个理论衍生出的一些根本原理。他以为量子力学理论是不齐备的，必定存在一些潜在的物理实在是不能被量子力学的概率诠释解说的。他不喜欢不确认性原理，即一对物理量，比方坐标和动量、时刻和能量不能被一起准确丈量。一个物理量的丈量成果越准确，另一个的丈量误差就越大。爱因斯坦对立不确认性原理，由于他以为不确认性原理意味着物理国际中缺少决议论。

玻尔和爱因斯坦都是很聪明的人。爱因斯坦尽力去证明量子力学是自相对立的，而玻尔则一向致力于推翻他的理论。可是在爱因斯坦的终究一次回击中，他指出了一些十分深入的、反直觉的、令人困惑但一起又令人兴奋的点，以至于在21世纪初又招引了一批理论物理学家。玻尔对爱因斯坦终究的一个大发现——羁绊——的回应是疏忽它。莱昂纳德·苏斯金德

EPR佯谬是由阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）、鲍里斯·波多尔斯基（Boris Podolsky）和纳森·罗森（Nathan Rosen）在1935年的一篇论文中提出的一个思维试验。这个试验旨在说明作者所以为的量子力学解说存在的问题。

EPR佯谬的根本观念是，两个彼此羁绊的粒子中，一个粒子的状况依赖于羁绊对中的另一个粒子的状况，即便它们间隔上相隔很远。例如，假如一个粒子是“自旋向上”，那么另一个粒子便是“自旋向下”，或许反过来。可是在丈量之前，直至丈量完结，咱们都不知道任何一个粒子的自旋朝向。这看起来违反了定域性原理，即事情只能遭到其直接环境的影响。

爱因斯坦、波多尔斯基和罗森以为这种羁绊标明粒子之间必定存在某种瞬时沟通（“鬼魂般的超距作用”），这就在某种程度上违反了相对性原理，由于它打破了光速的约束。他们提出这个思维试验用以证明量子力学是不齐备的，必定存在一些隐变量来决议粒子的行为。

可是，后续的试验标明EPR佯谬是不正确的，羁绊并没有违反相对性原理。

物理学家约翰·斯图尔特·贝尔（John Stewart Bell, 1928-1990）在1964年提出了一个理论解说了彼此羁绊的粒子是怎么交流信息的。这个思维试验在20世纪70年代被试验验证，试验成果共同标明爱因斯坦关于量子羁绊的观念是过错的。

双生子佯谬

爱因斯坦最风趣的一个思维试验便是“双生子佯谬”，内容是两个双胞胎，一个待在地球上，另一个以挨近光速的速度在太空游览。

依据相对论，时刻是相关于观察者的参考系而言的，这就意味着太空中的游览者和他在地球上的兄弟阅历的时刻是不相同的。

成果便是，当游览的那个双胞胎回来的时分，他的年纪比留在地球上那位要小。这个思维试验用一种很直观的办法协助咱们去了解时刻胀大效应。

总归，爱因斯坦的思维试验是他在物理学中提出新观念、新理论的办法的要害组成部分，而且他的思维试验直到今日还在持续被科学家和学者们研讨。

作者：Areeba Merriam

翻译：小聪

审校：藏痴

翻译内容仅代表作者观念