力荐2023重量级好书《多情爱因斯坦》，好看又发人深省！(12)

第一个是引力问题。狭义相对论对于力学、热力学和电动力学的物理规律是正确的，但是它不能解释引力问题。牛顿的引力理论是超距的，两个物体之间的引力作用在瞬间传递，即以无穷大的速度传递，这与相对论依据的场的观点和极限的光速冲突。
第二个是非惯性系问题。狭义相对论与以前的物理学规律一样，都只适用于惯性系。但事实上却很难找到真正的惯性系。从逻辑上说，一切自然规律不应该局限于惯性系，必须考虑非惯性系。
狭义相对论很难解释所谓的双生子佯谬。该佯谬说的是，有一对孪生兄弟，哥在宇宙飞船上以接近光速的速度做宇宙航行，根据相对论效应，高速运动的时钟变慢，等哥哥回来，弟弟已经变得很老了，因为地球上已经经历了几十年。而按照相对性原理，飞船相对于地球高速运动，地球相对于飞船也高速运动，弟弟看哥哥变年轻了，哥哥看弟弟也应该年轻了。这个问题简直没法回答。
实际上，狭义相对论只处理匀速直线运动，而哥哥要回来，必须经过一个变速运动过程，这是相对论无法处理的。正在人们忙于理解狭义相对论时，爱因斯坦却正在接受与完成广义相对论。
早在1907年，爱因斯坦撰写了关于狭义相对论的长篇文章《关于相对性原理和由此得出的结论》。在这篇文章中，他第一次提到了等效原理。
此后，爱因斯坦关于等效原理的思想又不断发展。他以惯性质量和引力质量成正比的自然规律作为等效原理的根据，提出在无限小的体积中均匀的引力场完全可以代替加速运动的参照系。爱因斯坦并且提出了封闭箱的说法：在一个封闭箱中的观察者，不管用什么方法也无法确定他究竟是静止于一个引力场中，还是处在没有引力场却在作加速运动的空间中。这是解释等效原理最常用的说法。而惯性质量与引力质量相等，是等效原理一个自然的推论。
1915年7月以后，爱因斯坦在走了两年多弯路之后，又重新回到普遍协变的要求。从1915年10月到11月，他集中精力探索新的引力场方程，于11月4日、11日、18日和25日一连向普鲁士科学院提交了4篇论文。
在第一篇论文中，他得到了满足守恒定律的普遍协变的引力场方程，但加了一个不必要的限制。在第三篇论文中，他根据新的引力场方程，推算出光线经过太阳表面所发生的偏转是1．7弧秒，同时还推算出水星近日点每100年的进动是43秒，完满解决了60多年来天文学的一大难题。
而在1915年11月25日的论文《引力的场方程》中，爱因斯坦放弃了对变换群的不必要限制，建立了真正普遍协变的引力场方程，宣告广义相对论作为一种逻辑结构终于完成了。此文提出了广义相对论引力场方程的完整形式，并且成功地解释了水星近日点运动。