爱因斯坦的预言，102年后才被认可！被诺贝尔奖“致敬”？

在2017年，诺贝尔物理学奖这一举世瞩目的自然科学类奖项颁布给了三位美国科学家。他们分别是基普·S·索恩、巴里·巴里什、雷纳·韦斯。而他们三位获奖在当时非常受瞩目，因为使得他们获得诺贝尔物理学奖的研究，是一项此前从来没有人得过诺贝尔物理奖的物理学领域，那就是对引力波的研究。

引力波最早的提出者是著名的科学巨匠阿尔伯特·爱因斯坦，在1916年，爱因斯坦提出了自己一生中，也是人类文明中最重要的科学理论之一，那就是广义相对论，并且爱因斯坦在广义相对论的基础上，预言了引力波的存在。

引力波是一种非常难以解释的物理学概念，要明确的解释起来非常困难，因此有科学家提出有个一个不算太准确但是却相当形象的引力波解释，即引力波是时间和空间中的涟漪，它本质上一个超大质量物体在引发万有引力作用时，使时间和空间产生了波动。如果将时间和空间比作是一个平静的湖泊，将一个具备超大质量的物体比作投入湖泊中心的石子，那么湖泊中的涟漪就是引力波。

不过在爱因斯坦预言了引力波后，却并没有多少人相信引力波的存在。因为在一般人的理解中，波这种东西是需要介质才能产生的。就好比我们先前提到的水中的涟漪，我们之所以能够看到涟漪，是因为湖泊中心有水，如果湖泊中心没有水，那么我们就算投入再多的石子湖泊中也不会产生涟漪。

在19世纪的时候，有很多的科学家在初次见到电磁波的时候也非常惊奇，因为他们从来没有见识过能在没有介质的环境中传递的波，因此当时的科学家做出了一个假设，那就是宇宙中填满了某种人类目前无法观测到的物质，这种物质充当了电磁波传递波的介质，而这种物质被他们称为“以太”。

之后随着时间的推移，以太这个概念逐渐的深入人心，并成为和现在的量子以及纳米一样忽悠百姓缴纳智商税的科学概念。特别是19世纪初几位英国和法国的科学家发现光线也具备一定的“波”的特征，这更加证明了能够在宇宙空间中传递的光线似乎是在某种介质中传递的，因此以太理论在19世纪中后期达到了极盛。

波粒二象性

然而在1924年，法国物理学家路易·维克多·德布罗意提出了波粒二象性这一概念，让以太学说遭到了极大的打击。所谓的波粒二象性，指的是某些现象或者是存在，能或者是必须用“波”以及“粒子”两种理论同时解释。

就以光线来说，如果用“光线是由某种微观粒子组成”的这一假设来解释光，那么这是能够解释得通的，因为的确是“光量子”这种微观粒子以近每秒30万千米的速度移动传递了光线。但是以“波”来解释光也说得通，因为光具备一定的波的特性，在微观世界中，光量子之间互相碰撞传递了能量，使得光线这种具备能量的现象得以传递，从而形成我们看见的光。

当然，以上的解释都是基于成型多年的物理理论进行的解释，如果真要严格解释光的存在和本质，这大概会变成一片长达几十页又臭又长的学术论文。但只要接受过九年义务教育的人在了解波粒二象性后都可以理解，光即是一种不断传递能量的波动，又是像一块石头一样由大量微观粒子组成的“物体”。

波粒二象性的理论打破了以太学说这一盘踞在物理学界近百年的假设，因为如果我们假设宇宙真的是一个完全真空、没有被某种未知物质填充的空间，那么波能在宇宙中传递就能解释了。因为路易·维克多·德布罗意提出，任何存在都每时每刻具备着波粒二象性，像石头一样，虽然它是由微观粒子组成的，但它的存在也具备一定的波动特征，只是因为波动太小我们无法观测到而已。

那么为什么波能在宇宙这种没有任何物质的真空环境中传递呢？因为任何物体和现象都是粒子构成的。虽然我们观测到的这些现象是波动，是能量的传递，但这个现象的本质还是无数的微观粒子的运动。

引力波如产生

虽然爱因斯坦提出了引力波的存在后，无数的科学家因为“波无法在没有介质的空间中存在”这一理论拒绝承认引力波的存在，但当波粒二象性理论提出后，有无数的科学家开始逐渐接受起引力波的存在，并去研究这一存在。有科学家提出，引力波即是波动，又是物质（非我们常规理解上的物质），它是由无数的“引力子”这一微观粒子组成的（引力子是一种假想粒子，目前还未证实其存在）。

在开始有大量人相信引力波存在后，很多科学家研究引力波的热情也被点燃了。那么引力波是如何产生的呢？目前学术界比较主流的解释是宇宙中质量巨大无比的物体（主要是以中子星、黑洞等为首的天体），在万有引力的作用下，造成了时间和空间的弯曲。

在爱因斯坦的相对论中，时间和空间是一体的，假设一个空间中所有的物体包括一切微观粒子在内的存在都完全停止了运动，那么我们就无法判断这个空间中的时间是否停止了。因此按照这种这种说法，时间可以看成是运动中的空间，而空间可以看成是静止中的时间。

在相对论中，时间和空间就不是一个单纯的概念了，而是一个的的确确的“存在”或者说是“现象”。在万有引力的作用下，这种“存在”当然会受到大质量物体的影响，毕竟一切物质都受到万有引力的影响。因此靠近大质量物体的空间和时间会出现弯曲，当大质量物体对自己周围空间施加的引力出现变化，那么这种时间和空间的弯曲度也会出现变化，于是这种变化就形成了一种波动，也就是我们熟知的引力波了。

值得一提的时，任何物体的周围都具有引力波，毕竟万有引力遍布于世界中的任何存在身上，就连微观粒子间也有万有引力（虽然其他的基础力对微观粒子的影响远大于万有引力对微观粒子的影响）。万有引力的存在诞生了引力波，只是一般的物体其产生的引力波太小，到了可以忽略不计的地步。只要一个人的重量能够达到中子星或者是黑洞的水平，那么人也是能产生引力波的。

引力波第一次被正式观测到是2015年，而这次探测事件是引力波存在的决定性证据。在引力波的存在被证明后，世界各国或者是各非官方组织都开始相继建造观测引力波的装置，因为引力波的存在实在是太重要了。

通过对宇宙中引力波的观测，我们能计算出哪些地方有大质量的天体，基于这种方法，很多国家都相继发现了很多的黑洞。可以说引力波的存在，是人类研究天体物理和基础物理等物理学领域的重要“工具”。

爱因斯坦的生平

当然，引力波自爱因斯坦在1916年提出，到2015年被人类观测到，之间这近102年的时间实在是太过于戏剧性了。我们都知道爱因斯坦是一位举世闻名的物理学家，他获得诺贝尔奖是理所当然的，但鲜有人知的是，爱因斯坦获得的诺贝尔奖根本就不是他的研究，而是他基于别人研究之上的研究。

爱因斯坦最早在1905年提出狭义相对论的时候，当时比较主流的物理学家都不怎么待见爱因斯坦，觉得这小子绝对是胡扯。不过在1916年爱因斯坦提出了广义相对论后，很多的物理学大佬都被震惊到了，其中就包含量子物理学的代表人物普朗克。

其实在爱因斯坦还没有提出广义相对论的时候，爱因斯坦就进一步解释了光电效应定律，他在解释光电效应的时候引用了光量子这一存在，于是较为完美的解释了这一定律，而这一定律被成功解释后进一步的推动了波粒二象性理论的提出。

因此在爱因斯坦解释光电效应后，普朗克直接惊为天人。当时的爱因斯坦还没有成名，但是普朗克在看到爱因斯坦解释的光电效应后直接登门拜访，邀请他担任柏林洪堡大学的教授。

而当时的普朗克早已获得了诺贝尔奖，成名多年，爱因斯坦还是一个名不见经传的“小伙子”（当时的爱因斯坦34岁，普朗克55岁）。因此放在我们现代人看来，普朗克的行为简直就像一个追爱豆的粉丝。

因为有了普朗克这个物理学大佬背书，爱因斯坦的名气迅速飙升。他在1926年提出了广义相对论后当时的物理学家都非常尴尬，因为广义相对论如果能证明，那绝对是人类有史以来最为伟大的物理学理论之一。

但广义相对论太过于宏大，以当时的技术水平根本就无法做实验来证明其是真是假，因此当时的物理学大佬们，根本就无法断定爱因斯坦究竟是一个超级天才，还是一个为了哗众取宠，在蹲马桶时一拍脑门胡扯出了所谓的广义相对论的小丑。

虽然当时的物理学大佬们都不怎么相信广义相对论，但大家依旧被其中所描述的理论所震撼，因为很多当时还没有确定的科学现象，通过广义相对论就都能够解释了。因此也有不少大佬选择支持爱因斯坦的广义相对论，形象的表现出了什么叫“我看不懂，但我大受震撼”。

以我们现代人的眼光来看，广义相对论获得诺贝尔奖是理所当然的事情，但是不光是爱因斯坦这个广义相对论的提出者没有获得诺贝尔奖（有人猜测这和爱因斯坦在德国参与一战时坚决反战有很大关系），就连后世研究广义相对论的科学家获得诺贝尔奖的都寥寥无几。

至于爱因斯坦本人获得的那个诺贝尔奖，则是因为他解释了光电效应定律，而光电效应这个东西最早是由德国物理学家赫兹（我们常用的频率单位“赫兹”就是以这位大佬命名的）在19世纪80年代提出来的。

因此爱因斯坦获得的诺贝尔奖属于在别人研究之上的研究。而且爱因斯坦解释光电效应的时候引用了光量子这一存在，而光量子这一存在属于量子物理，因此爱因斯坦获得的诺贝尔奖是普朗克那一系的。

在现代物理学领域中有两大支柱，一个是普朗克系的量子物理，一个是爱因斯坦系的相对论。这两个物理理论中因为量子物理获得诺贝尔奖的物理学家有很多，但是研究相对论获得诺贝尔奖的科学家寥寥无几，再加上爱因斯坦本人获得的唯一一次诺贝尔奖还是普朗克那一系的量子物理领域，很难不让人怀疑诺贝尔奖委员会没有针对爱因斯坦。

不过2017年，这三位靠着研究基于广义相对论提出的引力波存在的美国科学家获得了诺奖，也算是其对爱因斯坦的一种“补偿”与“致敬”吧。