百年相对论(5)

时间:2015-11-19 11:03:17 

一个现代化的古典理论

从1915年11月开始,宇宙彻底改变了模样。

如果说1905年是爱因斯坦的奇迹年,他几篇论文在统计力学、量子力学和狭义相对论等领域都做出了杰出的贡献。那么,从1905年到1915年的这10年间,爱因斯坦把理论物理学升华到了极高的地位,广义相对论成为人类理性思维的巅峰之作。

在某种程度上,可以说狭义相对论的出现是人类文明发展的必然成果,但是广义相对论在很大程度上则是爱因斯坦个人天才迸发的结果,如果没有爱因斯坦,很难想象这样一个完全颠覆人类对于时空认知的理论会在什么时候出现。

时至1919年,爱丁顿远赴巴西观测日食现象,随后宣布了广义相对论的胜利。当时身在德国的爱因斯坦很快接到电报,他把电报给自己的一个女研究生看,那个研究生问他,如果相对论被证明是错的,他会怎么办。爱因斯坦坦然回答:“那么我将为上帝感到遗憾,这个理论是正确的。”爱因斯坦获得了历史上从未有过的专属于理论物理学家的荣誉,他没有想到的是,他还将面对历史上从来没有过的整个社会对于一个深奥的物理学理论的狂热和探讨。

尽管爱因斯坦一生中总喜欢把“上帝”挂在嘴边。实际上,广义相对论的成功把上帝逼到了更加尴尬的位置。在广义相对论中,不再有免于人类审视的“先验”概念,上帝也就更加可有可无。空间不再仅仅是进行物理学研究的场所,而是成为物理学研究的对象。空间、时间、质能和引力场之间的相互作用使整个宇宙成为一个活跃的场所。正是因为广义相对论彻底的革命性,才使这个最深刻的理论,引发了全世界人民所热衷的讨论话题。1920年,爱因斯坦在给格罗斯曼的信中写道:“这个世界是一个奇怪的疯人院,现在每个人都在讨论着相对论是否正确,而对此的意见则取决于每一个人的政治倾向。”

广义相对论所引发的热潮,在当时人类社会的各个层面都引发了巨大的反响,支持和反对的声音同样热烈。在整个20世纪20年代,总共发表了几百篇反对相对论的文章,其中大多数都是由对于物理学一无所知的门外汉所作,这正反映出广义相对论对于科学界之外的整个社会的冲击。

爱因斯坦至今为止都被很多人认为是颠覆牛顿(或是牛顿力学)的人,狭义相对论把时间和空间结合在了一起,使人类思维中固化的绝对时间和绝对空间的概念发生了变化,“钟慢尺缩”是对于狭义相对论极好的概括,宇宙中不再有一个绝对公正的、手拿着一把尺子和一个钟表的仲裁者,这是相对性的由来。牛顿创造的完善的古典力学,给人以稳定不变的、值得信赖的感觉,但是由狭义和广义相对论,以及量子力学所构成的现代力学体系,正是使人失去了从一个恒定宇宙所得来的值得依赖、可以信任的感觉。广义相对论给整个社会带来某种程度上的恐慌与这种古典的感觉的丧失有关。

在另一方面,狭义和广义相对论引发整个社会的热议,也与其和牛顿力学之间一脉相承的关系有关。古希腊人把神学、法学、物理学和数学列为四大学科,这是物理学研究支配宇宙中万物运行规律的古典意味的由来。在爱因斯坦之前,只有牛顿是物理学家中唯一一位集大成者,他在晚年时回忆在家乡的果园里散步时,看到苹果从树上落下,启发了他关于“万有引力”的思考,人类才第一次明白,在整个宇宙中制约苹果从树上坠落,和日月星辰在宇宙中运行的是同一个规律,这是古希腊古典哲学与数学理念的完美结合。而直到200多年之后,才有另外一个古典理论与黎曼几何又一次完美地结合在一起。

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