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相對論史 -- AI 偵探風格#

以「推理探案」的方式,追查相對論從 Maxwell 電磁理論到今日重力波天文學的每一步: 前因是什麼?線索在哪裡?推理如何展開?後果又如何改變了整個物理與宇宙觀?

案件卷宗(歷史年表)#

前奏:電磁學的危機(1865–1904)#

年份 事件 檔案
1865 Maxwell 統一電磁理論,預言光速 \(c = 1/\\sqrt{\\mu_0\\epsilon_0}\) 1865-Maxwell電磁理論.md
1887 Michelson–Morley 實驗找不到乙太 1887-MichelsonMorley實驗.md
1892 FitzGerald–Lorentz 提出收縮假說挽救乙太 1892-LorentzFitzGerald收縮.md
1904 Lorentz 完成變換方程,Poincaré 命名 Lorentz 變換 1904-Lorentz變換.md

狹義相對論(1905–1908)#

年份 事件 檔案
1905 Einstein 發表狹義相對論「論動體的電動力學」 1905-狹義相對論.md
1905 Einstein 提出質能等價 \(E = mc^2\) 1905-質能等價.md
1907 Einstein 的「最快樂的思想」提出等效原理 1907-等效原理.md
1908 Minkowski 提出四維時空 \(ds^2 = -c^2dt^2 + dx^2 + dy^2 + dz^2\) 1908-Minkowski時空.md

廣義相對論(1915–1919)#

年份 事件 檔案
1915 Einstein 提出廣義相對論場方程 \(G_{\\mu\\nu} = 8\\pi T_{\\mu\\nu}\) ,解釋水星近日點進動 1915-廣義相對論場方程.md
1916 Schwarzschild 求出第一個精確解,預言黑洞 1916-Schwarzschild解.md
1916 Einstein 預言重力波 1916-重力波預言.md
1919 Eddington 日食實驗證實光線被太陽彎曲 1919-Eddington日食實驗.md

宇宙學(1922–1998)#

年份 事件 檔案
1922 Friedmann 求出膨脹宇宙解 1922-Friedmann膨脹宇宙.md
1929 Hubble 發現宇宙膨脹 \(v = H_0 d\) 1929-Hubble定律.md
1963 Kerr 求出旋轉黑洞解;類星體的發現 1963-Kerr黑洞解.md
1965 Penzias 與 Wilson 發現宇宙微波背景(CMB) 1965-宇宙微波背景.md
1998 兩團隊發現宇宙加速膨脹(暗能量) 1998-暗能量加速膨脹.md

重力波天文學(1974–至今)#

年份 事件 檔案
1974 Hulse 與 Taylor 發現雙脈衝星,間接證實重力波 1974-HulseTaylor雙脈衝星.md
2015 LIGO 首次直接偵測重力波 GW150914 2015-LIGO重力波偵測.md
2019 事件視界望遠鏡(EHT)拍下首張黑洞影像 2019-EHT黑洞影像.md
2023 NANOGrav 發現奈赫茲重力波背景 2023-NANOGrav重力波背景.md

相關應用補遺#

年份 事件 檔案
1970s GPS 衛星必須修正相對論效應(狹義 + 廣義) 1970s-GPS相對論修正.md

關鍵人物年表#

年代 人物 貢獻
1865 James Clerk Maxwell 電磁理論、光速
1887 Michelson / Morley 乙太漂移實驗
1892 FitzGerald / Lorentz 收縮假說
1904 Lorentz / Poincaré Lorentz 變換
1905 Albert Einstein 狹義相對論、質能等價
1907 Einstein 等效原理
1908 Hermann Minkowski 四維時空
1915 Einstein 廣義相對論場方程
1916 Karl Schwarzschild Schwarzschild 解
1916 Einstein 重力波預言
1919 Arthur Eddington 日食觀測驗證
1922 Alexander Friedmann 膨脹宇宙解
1929 Edwin Hubble 宇宙膨脹
1963 Roy Kerr Kerr 解
1965 Penzias / Wilson 宇宙微波背景
1974 Hulse / Taylor 雙脈衝星
1998 Perlmutter / Schmidt / Riess 暗能量
2015 LIGO 團隊 重力波偵測
2019 EHT 團隊 黑洞影像