爱因斯坦对了，牛顿错了吗？

科学探究的本质在于它永不停息，绝对真理并不存在，任何证据都免不了被推翻的命运。

牛顿，请原谅我。在你的年代，你的智慧与创新已经为你达到了那个年代的极致。直到现在，你创造的概念仍在指引着物理学人的思维，但我们知道，只要我们还想继续探索，这些概念终将被取代，甚至被这个直接经验主导的星球所抛弃。

——阿尔伯特·爱因斯坦

艾萨克·牛顿的理论也许在某些微小细节上存在错误，但两百多年来，他的理论无疑经受住了实践的检验。科学探究的本质是真相永远不是绝对的，它只是现有知识对现实的最佳描述。科学定理只是一个看似永远正确的解释或阐述，但科学永远不会停止。牛顿的引力定律以及运动三定律很好地解释了物体的运动。但是1905年，阿尔伯特·爱因斯坦出现了，并且证明牛顿的定律并不适用于光速运动的物体。牛顿并没有错，他只是无法想象或遇见自己定律的极限。

牛顿提供了引力作用的计算方式，但他并未为其找到合理的解释。1687年，牛顿写道：

“我并未从这些现象中找到造成引力具有这些属性的原因，我也无法做出假设……我觉得很荒谬的是一个物体居然可以通过真空，且在没有中间介质传导的情况下对另一个相距遥远的物体施加力。我觉得任何具备足够哲学思考能力的人都会觉得荒谬。”

爱因斯坦想为引力现象找一个解释，却没想到自己找到的解释居然能做出比牛顿更精准的预测。不过牛顿的定律在“正常情况”（即运动速度低于光速的情况）下依旧表现优异，其精准程度足以帮助人类将探测器由地球发射至冥王星。爱因斯坦并没有证明牛顿是错的，他只是将引力拓展到了牛顿想都想不到的领域。

科学的一个特点或原则是一个理论如果无法经受实验验证，它就什么都不是。理查德·费曼曾说：“无论你的理论多漂亮，无论你多聪明，无论你是谁，只要你的理论与实验不相符，它就是错的。”

当然，检验一个理论对错需要大量实验。一次实验是不够的，所有结果都需要重复验证。100多年来，牛顿的定律经受住了一次又一次实验的检验。比如，19世纪的天文学家们注意到夜空中最亮的天狼星会稍微偏离其运动路径。牛顿定律认为如果一个物体的运动轨迹与你预计的不同，那它一定受到了某个外力的影响。有人可能会质疑，也许牛顿定律只适用于太阳系，并不适用于整个银河系。但是，如果牛顿是正确的，也许就有一颗未发现的星星在围绕天狼星运动，就是它的引力导致了天狼星的偏离。1862年，人们真的发现了这颗星星。实际上，天狼星属于一个双子星系，即两个星星绕中间点运动，一个是主序星天狼星A，另一个是白矮星天狼星B。因此，这个偏离证实了牛顿定律。

牛顿定律第一次真正遭受冲击是因为它未能为水星轨道偏差找到解释。无论人们如何努力，就是无法在牛顿的《原理》一书中找到解释。尽管天文学家一直在寻找新的行星，并将其命名为祝融星，想为牛顿的引力论扳回一城，但最终也没有在太阳系中找到另一颗“天狼星B”。(www.xing528.com)

只要引力场足够弱，或者所有在引力相互作用下的物体运动速度低于光速，那么广义相对论的预测结果与牛顿引力论的预测结果毫无差别。当逃逸速度（足以使某物体发射出某一星球的速度）接近光速时，这个引力场就是一个强引力场。所有引力场，包括那个距离太阳最近的弱引力场均会在太阳系中相遇。在速度低、引力场弱的情况下，狭义相对论和广义相对论的预测结果与我们的日常体验及牛顿理论的预测结果并没有差别。

爱因斯坦非常尊重牛顿的成就。他曾这样描述牛顿：“牛顿不仅是实验家、理论家和机械师，他还是语言的艺术家……虽然他孤身一人，但他那么坚强和坚定；他乐于创造，精益求精，他说的每一句话，给出的每一个数据都是佐证。”

逃逸速度

逃逸速度这个概念是人们在研究牛顿定律时提出来的。逃逸速度是指一个物体能够逃离星球引力从而进入太空的速度，这个概念不需要考虑类似气压等复杂因素。比如，地球表面上的逃逸速度是11.2千米/秒。我们知道光速有限。1783年，物理学家约翰·米歇尔（JohnMichell）提出一个很有趣的问题：有没有一个体积特别小、质量特别大的物体，它的逃逸速度特别高，高到光都无法逃离？米歇尔说，如果真是这样的话，宇宙中质量最高的物体肯定很黑。这大概就是对“黑洞”最早的解释。

少年爱因斯坦

是的，现在大家都知道牛顿错了，但在牛顿的时代，他是对的。现在爱因斯坦是对的，但也许未来的某一天，当更深的真相被挖掘，也许我们会发现爱因斯坦也是错的。我们会看到，广义相对论也并非包罗万象，在宇宙的末端，在逃离速度不仅接近甚至超过光速的黑洞里，爱因斯坦正在开始让我们失望。广义相对论也在亚原子范畴遭遇滑铁卢，而我们已经进入量子领域。

也许有一天，爱因斯坦也和牛顿一样，只是人类探索宇宙运作这一征程中的一大步。不过目前来看，我们所做过的所有实验足以证明广义相对论确实反映了自然运作的方式。广义相对论认为引力质量与惯性质量相等这一点，在实验数据精确到千亿分之一的情况下也是准确的，这已经是目前仪器可以做到的极致。目前我们尚未发现广义相对论的破绽，因此也无须植入新理论。现在广义相对论确实解释了宇宙的运作，但200年前，人们还以为牛顿的引力论也做到了呢！

法国哲学家克洛德·列维－斯特劳斯曾说：“科学家并非给出正确答案的人，而是能提出正确问题的人。”