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相对论大旗100周年
  文章来源:东方早报 发布时间:2005-04-18 【字号: 小  中  大   

今年,2005年,被联合国指定为“国际物理年”,因为下星期一4月18日是爱因斯坦逝世五十周年;同时,今年也是爱翁发表相对论(狭义)一百周年。

论出生地爱翁是德国人,论民族是犹太人,论成长和教育是瑞士人———他有过瑞士国籍和德国国籍;但是,自从1933年为逃避纳粹迫害而移民美国以来,爱翁生命的最后22年是在普林斯顿大学的高等研究院里渡过的。他在1940年成了美国公民,美国人早就把他当作了自己的科学家,而且是最伟大的科学家,《时代》杂志曾将爱翁选为20世纪“世纪人物”。美国科学界准备借此机会,向青少年大讲物理的重要。

杨振宁在1949年到普林斯顿高等研究院工作,然后1951年李政道也到了那里。爱翁是研究院里的“神”,同事们极少打扰他。据说,爱翁逝世前夕的某一天,杨振宁鼓起勇气闯进爱翁办公室,向“神”汇报他和李政道关于“弱相互作用里宇称不守恒”的想法,爱翁听了未置可否。当时,爱翁的脑筋都在构筑可以统一宇宙四大相互作用的伟大方程(但是终其一生也未成功),而且他对当代物理两大支柱之一的量子力学不甚信任(另一支柱自然就是相对论),对“宇称”这类量子力学概念有所保留,也是可以理解的。杨、李的论文在爱翁逝世一年后发表;翌年得吴健雄实验证实,两人荣获1957年诺贝尔物理奖。

爱翁在狭义相对论发表后,又费了十年工夫,才琢磨出广义相对论(发表于1916年)。听学物理的朋友讲,写成张量形式,广义相对论的公式很是简洁漂亮。但是张量和张量分析,学物理的大学生都不知道,要去问博士生。倒是狭义相对论,经过几代科普作家的努力,其基本概念,只要你会做小学数学的“追及问题”,就能大致理解。

狭义相对论有两条前提:(一)物理定律是绝对的,在所有参考系都一样;(二)光是电磁波,传播速度由电磁场方程决定,这些方程在所有参考系都一样。根据(一),光速应是绝对的,数值恒定,与参考系无关。假设张三站在路边,见到光信号以100公里时速和李四以90公里时速通过。张三见到光信号每小时抛离李四10公里;但在运动中的李四看来,光速在他的参考系里仍是每小时100公里,所以他用的尺相对较短。李四手中1米的尺,张三看着只有10公分;然后,张三见到的10公里距离,用李四的尺才能量出100公里。而速度等于距离除时间,如果光速不变,距离一短,时间也要减少———即时间延长了。当然,狭义相对论的具体变换公式要复杂得多,但实质性的道理是一样的。

西方曾长期以宗教为真理的权威,16世纪宗教改革之后,新教与天主教分裂,权威也分裂了。接着现代科学兴起,科学逐渐取代宗教,成为真理的最高权威。这一百年来,无数的人望文生义,谬托知己,企图把爱翁的狮鬃般头发,移作庇护自己的唬人大旗。毕加索在1907创作的立体主义开山画作《亚威农的少女》,引进了多个透视焦点的技巧,突然可以用观察的相对性来解释了;乔伊斯在1918年首次发表的小说《尤利西斯》,其中有数重叙述视角,突然可以彷效不同的参考系来理解了;斯特拉文斯基于1913年首演的《春之祭》,那些不和谐的“和声”,突然只是常规调性的另类转换了。爱翁突然成了现代派艺术的报春鸟,逼得他一次又一次声明:相对论与现代派艺术毫无关系。

不久前,笔者还看到有人说:“爱因斯坦……以自己的相对论为后现代主义奠定了科学基础”,似乎相对论支持了后现代主义者所声称的科学真理的相对性。其实,相对论的所谓“相对性”,是从两条前提的绝对性里推导出来的;每一参考系内的测量,本身都是绝对的;而且,只要知道两个参考系的相对运动,一个参考系内的测量,可以按精确公式绝对地换算成另一参考系内的测量。把物理上的相对论当作哲学上的相对主义,实在只是某些后学家的妖异之言。

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