为什么爱因斯坦可以在当时没有事件验证的情况下提出各种后来验证是对的理论？

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【1】、来自网友【星辰大海路上的种花家】的最佳回答：

为什么爱因斯坦可以在当时没有事件验证的情况下提出各种理论？后来验证是对的？

曾经有这样几句话形容理论和实验物理界的科学家：“理论物理废纸，实验物理费钱，理论和实验物理费米”，当然这是褒奖费米同志是二十世纪最后一位理论与实验物理兼备的罕见人才，费米这样的科学家实在难得。但我们今天要说的却是一位连费米都仰望、二十世纪物理界的超级大佬：爱因斯坦，他是理论物理界的地位首屈一指，他创立的理论，整个二十世纪甚至二十一世纪都在验证！

狭义相对论是爱因斯坦独创的吗？非也！

有很多不了解狭义相对论的朋友认为狭义相对论是爱因斯坦独创的，一般都只有一句，1905 年爱因斯坦的狭义相对论横空出世，事实上确实是横空出世，但却是很多科学家的铺垫，爱因斯坦也曾经说过，如果他不推出狭义相对论，那么 5 年之内必定有科学家也会发现狭义相对论！我们来了解下狭义相对论的背景！

早期的铺垫是牛顿的万有引力以及三大定律，还有拉普拉斯对太阳系行星轨道周期性证明，还有勒维耶计算出的水星进动问题，早期认为有一颗祝融星在水星轨道内影响所致，另比较关键的有如下几点：

首先是麦克斯韦在 1860 年代推出的麦克斯韦方程组，推导出电磁波是一个常数，并且和光速一致，这让麦克斯韦意识到光也是一种电磁波。

然后是以太的爱好者迈克尔逊和莫雷为证明以太而进行的一次漂移实验，结果一脸懵逼的到了漂移零结果，这让迈克尔逊和莫雷目瞪口呆，并且此事在科学界传开后，多方都加入战团，但除了得到误差越来越小的结果外，其他都没有区别。

1895 年洛仑兹提出了高速运动的物体长度收缩的概念来解释以太漂移的零结果，并且通过相关态定理提出了本地时的概念，用这个理论洛仑兹解释了光行差和多普勒频移以及斐索流水实验。在同一年洛仑兹提出了一组使用麦克斯韦电磁理论在以太中运动的坐标系的变换方程，这就是洛仑兹变换！

1900 年庞加莱则对洛仑兹的本地时以光速同步为之解释。1904 年庞加莱独立于爱因斯坦提出了相对性原理：“任何力学和电磁学实验都不能区分静止和匀速运动的任何惯性参考系”

到这里大家应该都知道，狭义相对论的光速不变和下一相对性原理都已经准备好了，所以 1905 年爱因斯坦推出狭义相对论只是一个阶段性的总结+开创性的思维的结果，如果没有麦克斯韦、洛仑兹和庞加莱，那么爱因斯坦不知道还要耕耘多少年，而且就凭爱因斯坦理论物理的底子，那些需要实验物理支撑的数据是难以拿到的。当然爱因斯坦并没有独吞功劳，本文开头爱因斯坦就已经定义狭义相对论的性质了！

广义相对论是爱因斯坦独创的吗？很明显是！

广义相对论虽然用到了很多数学与物理工具，但这个理论从头至尾都是爱因斯坦独立思考成型的，唯一求助于其他科学家的也仅仅是数学工具，因此从这一点上来看，爱因斯坦独享广相的荣耀是毫无疑问的，十年的时间的对于一个理论与体系，也许先得太紧凑了，但对于爱因斯坦来说，他在 1915 年就完成了，并于同年 11 月在普鲁士科学院做了演讲，内容正是引力场方程！

这个方程是一个二阶非线性偏微分方程组，在数学上求解十分困难，爱因斯坦自己也只能近似方法推导出多个预言，但最著名的还是要数史瓦希在 1916 年得到的第一个精确解：史瓦希度规，大家都知道这是黑洞的理论基础！

1917 年爱因斯坦将引力场方程应用到整个宇宙，开创了相对论的宇宙学应用领域，但爱因斯坦比较倾向于宇宙静态论，因此他在引力场方程中增加了一个常数，以修正动态宇宙为静态。

而弗里德曼和勒梅特则从引力场方程中得到了膨胀宇宙解，而哈勃则观测到了宇宙膨胀，这让爱因斯坦懊恼不已“这是爱因斯坦犯过的最大错误”，爱因斯坦自己认为！

当然爱因斯坦的广相还证明了水星进动，引力弯曲光线，解释了宇宙膨胀，发现了黑洞，预言了引力波…….等等，其实远不止此，还有光电理论和分子运动论，还有激光理论和玻色-爱因斯坦凝聚态等等，都是爱因斯坦在理论物理界做出的贡献！

但爱因斯坦在量子力学上犯过的错误也是不可饶恕的，也许他太中意于世界的连续，以至于几乎就抛弃了他也是量子力学开创者之一，他反对量子力学从初期的试图根本性推翻，到中期和波尔的各个交锋，再到后期的量子理论不完备性等等，几乎可以说，1927 年之后即使爱因斯坦去钓鱼也对科学界不会有大的损失，可见爱因斯坦还是犯了一个不可饶恕的经验主义错误！

但我们要说明一下的是，尽管爱因斯坦在量子力学上拖了后腿，但他提出的各种思想实验却是量子力学不断坚实基础的重要来源，也许对手的强大正给了量子力学野蛮的生长方式，但至少证明了一点，爱因斯坦并不是神，他是一个活生生的人，无论如何，我们敬佩与他的勇气和伟大，他开创性的理论甚至在未来数百年内依然照耀科学界，爱因斯坦的传说将永流传于科学界！

【2】、来自网友【科学船坞】的最佳回答：

理论物理可以说是自然科学中最不耗钱的专业了，它甚至简单到只需要一支笔、一个本子就可以写下伟大的理论，当然，简单只是来形容工具简单，关键还得靠脑子。爱因斯坦无疑是一位伟大的理论物理学家，他所建立的理论是物理学史上最璀璨的光芒，直到现在，爱因斯坦创立的理论预言正逐渐地被验证，这才是爱因斯坦伟大之处。

爱因斯坦为什么可以办到在没有实验验证的情况下，提出各种前沿的物理理论呢？

1915 年，爱因斯坦发表论动体的电动力学，通俗的说法叫它狭义相对论，1916 年，正式发表广义相对论，这 2 个理论都是爱因斯坦在纸上完成的。狭义相对论的 2 个基本出发点是：光速不变原理以及相对性原理，这 2 个原理并非爱因斯坦独创，可以说，爱因斯坦之所以提出狭义相对论，是因为爱因斯坦站在前人的肩膀上提出来的。

光速不变原理，这个在爱因斯坦之前已经萌芽了。在麦克斯韦提出电磁方程组的时候，根据方程组联立可以解出来光速是一个定值，即光速 c=1/√ε0μ0，ε0、μ0 分别代表真空介电常数、真空磁导率，这 2 个都是常数，故光速也定是一个常数。

另外一个启发是迈克尔逊莫雷实验，这个在 1887 年由莫雷与迈克尔逊俩人做的实验，充分表明了一个道理，那就是在任何的惯性系、在任何方向上，光速都是一个定值，以太这个绝对静止参考系是不存在的。不过，这个实验有趣的一点是，原先他们俩人是为了测量地球在以太中运行的速度，你没看错，他们俩原先与大部分的科学家一样，都认为以太是存在的，可实验的结果与他们认为的刚好相反，反倒证明了以太不存在。

爱因斯坦由这些启发，大胆的假设了光速不变原理，用来作为狭义相对论的基本原理。而相对性原理，最初是由伽利略提出的，后来，爱因斯坦将只适用于经典力学的相对性原理推广到电磁学，从经典的伽利略变换推广成洛伦兹变换，也就是相对性原理。

可以看出，狭义相对论是爱因斯坦在吸取前人的经验基础上提出来的。广义相对论是爱因斯坦个人思想的升华，他创造性地指出引力是质量或能量扭曲时空所产生的几何效应，提出了描述物质如何运动的引力场方程，后来许多人研究引力场方程，并由此衍生出来了诸多新名词：引力波、黑洞、虫洞、引力透镜效应、引力红移等。

爱因斯坦在纸上写出了描述宇宙的理论，提出了各种预言，引力波、黑洞已经被证实，光线经过大引力场时会偏折、引力红移也都被证实，随着时间的流逝，科技不断发展，人类有能力去验证爱因斯坦当时提出的理论，当预言逐一被证实后，才愈发觉爱因斯坦的伟大。并且，爱因斯坦在 1916 年作出的有关于激光的预言，现在激光不仅被证实了，也广泛地应用于各行各业中。