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？
爱因斯坦
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。
光速定值
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。
爱因斯坦
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。
爱因斯坦
为什么理论物理学家可以不靠实验就可以做出各种理论呢？
这样的看法并不准确，理论物理学家也离不开实验，当然实验可以是已经被做过的实验，从中获得数据即可，也可以是思想实验，一种在脑海中完成的实验，并不需要在现实中进行。所以，理论物理学家的成就一部分来自于实验，一部分来自于灵感。
文/科学船坞
