為什麼愛因斯坦能在沒有驗證情況下提出各種理論？而且還都正確？
曾經有這樣幾句話形容理論和實驗物理界的科學家：“理論物理廢紙，實驗物理費錢，理論和實驗物理費米”，當然這是褒獎費米同志是二十世紀最後一位理論與實驗物理兼備的罕見人才，費米這樣的科學家實在難得。但我們今天要説的卻是一位連費米都仰望、二十世紀物理界的超級大佬：愛因斯坦，他是理論物理界的地位首屈一指，他創立的理論，整個二十世紀甚至二十一世紀都在驗證！
狹義相對論是愛因斯坦獨創的嗎？非也！有很多不瞭解狹義相對論的朋友認為狹義相對論是愛因斯坦獨創的，一般都只有一句，1905年愛因斯坦的狹義相對論橫空出世，事實上確實是橫空出世，但卻是很多科學家的鋪墊，愛因斯坦也曾經説過，如果他不推出狹義相對論，那麼5年之內必定有科學家也會發現狹義相對論！我們來了解下狹義相對論的背景！
早期的鋪墊是牛頓的萬有引力以及三大定律，還有拉普拉斯對太陽系行星軌道週期性證明，還有勒維耶計算出的水星進動問題，早期認為有一顆祝融星在水星軌道內影響所致，另比較關鍵的有如下幾點：首先是麥克斯韋在1860年代推出的麥克斯韋方程組，推導出電磁波是一個常數，並且和光速一致，這讓麥克斯韋意識到光也是一種電磁波。
然後是以太的愛好者邁克爾遜和莫雷為證明以太而進行的一次漂移實驗，結果一臉懵逼的到了漂移零結果，這讓邁克爾遜和莫雷目瞪口呆，並且此事在科學界傳開後，多方都加入戰團，但除了得到誤差越來越小的結果外，其他都沒有區別。1895年洛侖茲提出了高速運動的物體長度收縮的概念來解釋以太漂移的零結果，並且通過相關態定理提出了本地時的概念，用這個理論洛侖茲解釋了光行差和多普勒頻移以及斐索流水實驗。在同一年洛侖茲提出了一組使用麥克斯韋電磁理論在以太中運動的座標系的變換方程，這就是洛侖茲變換！
1900年龐加萊則對洛侖茲的本地時以光速同步為之解釋。1904年龐加萊獨立於愛因斯坦提出了相對性原理：“任何力學和電磁學實驗都不能區分靜止和勻速運動的任何慣性參考系”到這裏大家應該都知道，狹義相對論的光速不變和下一相對性原理都已經準備好了，所以1905年愛因斯坦推出狹義相對論只是一個階段性的總結 開創性的思維的結果，如果沒有麥克斯韋、洛侖茲和龐加萊，那麼愛因斯坦不知道還要耕耘多少年，而且就憑愛因斯坦理論物理的底子，那些需要實驗物理支撐的數據是難以拿到的。當然愛因斯坦並沒有獨吞功勞，本文開頭愛因斯坦就已經定義狹義相對論的性質了！廣義相對論是愛因斯坦獨創的嗎？很明顯是！廣義相對論雖然用到了很多數學與物理工具，但這個理論從頭至尾都是愛因斯坦獨立思考成型的，唯一求助於其他科學家的也僅僅是數學工具，因此從這一點上來看，愛因斯坦獨享廣相的榮耀是毫無疑問的，十年的時間的對於一個理論與體系，也許先得太緊湊了，但對於愛因斯坦來説，他在1915年就完成了，並於同年11月在普魯士科學院做了演講，內容正是引力場方程！
這個方程是一個二階非線性偏微分方程組，在數學上求解十分困難，愛因斯坦自己也只能近似方法推導出多個預言，但最著名的還是要數史瓦希在1916年得到的第一個精確解：史瓦希度規，大家都知道這是黑洞的理論基礎！1917年愛因斯坦將引力場方程應用到整個宇宙，開創了相對論的宇宙學應用領域，但愛因斯坦比較傾向於宇宙靜態論，因此他在引力場方程中增加了一個常數，以修正動態宇宙為靜態。
而弗裏德曼和勒梅特則從引力場方程中得到了膨脹宇宙解，而哈勃則觀測到了宇宙膨脹，這讓愛因斯坦懊惱不已“這是愛因斯坦犯過的最大錯誤”，愛因斯坦自己認為！當然愛因斯坦的廣相還證明了水星進動，引力彎曲光線，解釋了宇宙膨脹，發現了黑洞，預言了引力波.......等等，其實遠不止此，還有光電理論和分子運動論，還有激光理論和玻色-愛因斯坦凝聚態等等，都是愛因斯坦在理論物理界做出的貢獻！
但愛因斯坦在量子力學上犯過的錯誤也是不可饒恕的，也許他太中意於世界的連續，以至於幾乎就拋棄了他也是量子力學開創者之一，他反對量子力學從初期的試圖根本性推翻，到中期和波爾的各個交鋒，再到後期的量子理論不完備性等等，幾乎可以説，1927年之後即使愛因斯坦去釣魚也對科學界不會有大的損失，可見愛因斯坦還是犯了一個不可饒恕的經驗主義錯誤！
但我們要説明一下的是，儘管愛因斯坦在量子力學上拖了後腿，但他提出的各種思想實驗卻是量子力學不斷堅實基礎的重要來源，也許對手的強大正給了量子力學野蠻的生長方式，但至少證明了一點，愛因斯坦並不是神，他是一個活生生的人，無論如何，我們敬佩與他的勇氣和偉大，他開創性的理論甚至在未來數百年內依然照耀科學界，愛因斯坦的傳説將永流傳於科學界！
狹義相對論是愛因斯坦獨創的嗎？非也！有很多不瞭解狹義相對論的朋友認為狹義相對論是愛因斯坦獨創的，一般都只有一句，1905年愛因斯坦的狹義相對論橫空出世，事實上確實是橫空出世，但卻是很多科學家的鋪墊，愛因斯坦也曾經説過，如果他不推出狹義相對論，那麼5年之內必定有科學家也會發現狹義相對論！我們來了解下狹義相對論的背景！
早期的鋪墊是牛頓的萬有引力以及三大定律，還有拉普拉斯對太陽系行星軌道週期性證明，還有勒維耶計算出的水星進動問題，早期認為有一顆祝融星在水星軌道內影響所致，另比較關鍵的有如下幾點：首先是麥克斯韋在1860年代推出的麥克斯韋方程組，推導出電磁波是一個常數，並且和光速一致，這讓麥克斯韋意識到光也是一種電磁波。
然後是以太的愛好者邁克爾遜和莫雷為證明以太而進行的一次漂移實驗，結果一臉懵逼的到了漂移零結果，這讓邁克爾遜和莫雷目瞪口呆，並且此事在科學界傳開後，多方都加入戰團，但除了得到誤差越來越小的結果外，其他都沒有區別。1895年洛侖茲提出了高速運動的物體長度收縮的概念來解釋以太漂移的零結果，並且通過相關態定理提出了本地時的概念，用這個理論洛侖茲解釋了光行差和多普勒頻移以及斐索流水實驗。在同一年洛侖茲提出了一組使用麥克斯韋電磁理論在以太中運動的座標系的變換方程，這就是洛侖茲變換！
1900年龐加萊則對洛侖茲的本地時以光速同步為之解釋。1904年龐加萊獨立於愛因斯坦提出了相對性原理：“任何力學和電磁學實驗都不能區分靜止和勻速運動的任何慣性參考系”到這裏大家應該都知道，狹義相對論的光速不變和下一相對性原理都已經準備好了，所以1905年愛因斯坦推出狹義相對論只是一個階段性的總結 開創性的思維的結果，如果沒有麥克斯韋、洛侖茲和龐加萊，那麼愛因斯坦不知道還要耕耘多少年，而且就憑愛因斯坦理論物理的底子，那些需要實驗物理支撐的數據是難以拿到的。當然愛因斯坦並沒有獨吞功勞，本文開頭愛因斯坦就已經定義狹義相對論的性質了！廣義相對論是愛因斯坦獨創的嗎？很明顯是！廣義相對論雖然用到了很多數學與物理工具，但這個理論從頭至尾都是愛因斯坦獨立思考成型的，唯一求助於其他科學家的也僅僅是數學工具，因此從這一點上來看，愛因斯坦獨享廣相的榮耀是毫無疑問的，十年的時間的對於一個理論與體系，也許先得太緊湊了，但對於愛因斯坦來説，他在1915年就完成了，並於同年11月在普魯士科學院做了演講，內容正是引力場方程！
這個方程是一個二階非線性偏微分方程組，在數學上求解十分困難，愛因斯坦自己也只能近似方法推導出多個預言，但最著名的還是要數史瓦希在1916年得到的第一個精確解：史瓦希度規，大家都知道這是黑洞的理論基礎！1917年愛因斯坦將引力場方程應用到整個宇宙，開創了相對論的宇宙學應用領域，但愛因斯坦比較傾向於宇宙靜態論，因此他在引力場方程中增加了一個常數，以修正動態宇宙為靜態。
而弗裏德曼和勒梅特則從引力場方程中得到了膨脹宇宙解，而哈勃則觀測到了宇宙膨脹，這讓愛因斯坦懊惱不已“這是愛因斯坦犯過的最大錯誤”，愛因斯坦自己認為！當然愛因斯坦的廣相還證明了水星進動，引力彎曲光線，解釋了宇宙膨脹，發現了黑洞，預言了引力波.......等等，其實遠不止此，還有光電理論和分子運動論，還有激光理論和玻色-愛因斯坦凝聚態等等，都是愛因斯坦在理論物理界做出的貢獻！
但愛因斯坦在量子力學上犯過的錯誤也是不可饒恕的，也許他太中意於世界的連續，以至於幾乎就拋棄了他也是量子力學開創者之一，他反對量子力學從初期的試圖根本性推翻，到中期和波爾的各個交鋒，再到後期的量子理論不完備性等等，幾乎可以説，1927年之後即使愛因斯坦去釣魚也對科學界不會有大的損失，可見愛因斯坦還是犯了一個不可饒恕的經驗主義錯誤！
但我們要説明一下的是，儘管愛因斯坦在量子力學上拖了後腿，但他提出的各種思想實驗卻是量子力學不斷堅實基礎的重要來源，也許對手的強大正給了量子力學野蠻的生長方式，但至少證明了一點，愛因斯坦並不是神，他是一個活生生的人，無論如何，我們敬佩與他的勇氣和偉大，他開創性的理論甚至在未來數百年內依然照耀科學界，愛因斯坦的傳説將永流傳於科學界！