主题：几何学的故事(1) - 古希腊的成就：欧氏几何 -- earthcolor

几何学的故事(4): 光线会拐弯：时空转换 – 相对论

自己不是数学和物理专业的，写到这里，已经发现很吃力了。在查资料过程中，发现内容很多。我只选了一些自己感兴趣的。如果有高人，欢迎补充。

非欧几何的发现，改变了人们对空间的传统认识。欧氏几何不再是唯一的空间，而是有多种空间存在。这些不同空间的存在，导致了人们的进一步思索：我们到底生活在哪一类空间？更重要的问题是：是什么决定了空间的形状？

随着十八十九世纪物理学的发展，人们研究电磁波和光是如何传播、运动的？一种传输介质-以太- 在1678年被引入到物理学中。英国物理学家托马斯.扬让光线通过两个平行的窄缝，观察到了明暗交替的干涉图样，发现了光的波动性。这一事件似乎为以太理论提供了依据。1885年，迈克尔逊和莫雷要在实验中测量地球在以太中的运动速度。这是著名的迈克尔逊—莫雷实验。按照以太理论，两个人在实验中应该观察到光的干涉现象。然而，实验的结果并非他们所想象的 – 实验中没有干涉条纹移动。

爱因斯坦

对于实验结果的解释，1905年,爱因斯坦发表了狭义相对论的奠基性论文《论运动物体的电动力学》。其中的几个要点是：没有绝对时间和空间，时间和空间是相对的；运动的物体在他们运动的方向上看起来是收缩的，相对于速度快的物体，时间会慢一些，（钟表慢走和尺子缩短）；以太不存在；质量和能量可以互相转化。狭义相对论发表后，并没有多少人注意，可能的原因是很多人不懂。

在狭义相对论发表时，当时物理界只发现了万有引力和电磁力两种力。狭义相对论可以和电磁力相容。爱因斯坦想将狭义相对论和万有引力统一起来。在狭义相对论发表后十年，爱因斯坦发表了《引力场方程》- 广义相对论。爱因斯坦在广义相对论中引入了两个原理：

等效原理：引力和惯性力是完全等效的。

广义相对性原理：物理定律的形式在一切参考系都是不变的。

广义相对论的方程，反映了空间中的物质分布与4维时空的度量之间的关系。根据广义相对论，可以预测光线在引力场中，会如何弯曲，及弯曲多少。

在1919年5月29日的日食期间，两支英国考察队对光线的运动进行了观察。英国物理学家爱丁顿（1882-1944）领导的考察队前往巴西的索布拉尔，并取得了成功。他们的观察到远处的星光会被太阳的引力场弯曲。从此，爱因斯坦就成了神。

一些参考文献：

tstnl:上帝掷骰子吗

夏翁:【文摘】趣谈物理学的革命和统一