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相对论世纪

深度阅读 来源:三联生活周刊 2015-11-19 10:40:13 阅读: 评论:0

  有一些解读,充满着诱惑人的魅力,却又时常令人费解。比如,英国牛津大学的实验物理学教授布莱恩·福斯特(603806,股吧)就曾以音乐为媒介,介绍爱因斯坦所爱的古典音乐与他的空间、时间及宇宙演变观念的联系。音乐的结构与节奏,与物理学中的结构和节奏有一些融会贯通之处:莫扎特的小提琴奏曲似乎与爱因斯坦未曾解决的统一场理论有某种联系,巴赫音乐中的秩序感则接近于数学的美感。然而,音乐在爱因斯坦提出相对论的创造力中是否扮演了催化剂角色,并没有定论。

  又比如,伦敦大学学院科学史学家、世界公认的爱因斯坦研究专家阿瑟·I.米勒曾探讨过爱因斯坦的相对论与毕加索的立体主义绘画之间的联系。在他那本名为《爱因斯坦·毕加索:空间、时间和动人心魄之美》的书中,他像测定原子粒子的轨迹一样勾勒出爱因斯坦与毕加索的平行传记,想在恰逢其时在同一个历史时刻变革了时空概念的两股卓越创造力之间找到智识与心灵的纽带与交汇。也许最终还是现代主义诞生的时间节点说明了全部的纽带:1905年爱因斯坦发表狭义相对论,1907年毕加索创作《阿维尼翁少女》,1908年闵可夫斯基正式提出四维空间连续性概念,1909年未来主义诞生。艺术评论家们为这些流派著书立说,寻求物理学与艺术交错发展的理论交点,使得在那个时代里,“物理学成了画家们的大脑,画布成了物理学家们的眼睛”。爱因斯坦带着质疑打量着这种联系。他曾解释相对论与立体主义的关系说:物理学相对论和庸俗相对论之间的差别非常简明,“相对论的本质被错误地理解了。我承认这种错误在于将相对论通俗化的尝试。对一个既定事实状态的描述,人们几乎总是仅仅使用一个坐标系。相对论仅仅说明,普遍规律是,它们的形式不依赖于坐标系的选择。……这种新的‘艺术语言’与相对论没有任何共同之处”。

  广义相对论诞生4年后的1919年,英国天文学家阿瑟·爱丁顿带领观测队在巴西北部亚马孙丛林中的索布拉和几内亚湾普林西比岛的日食观测,部分验证了爱因斯坦的理论。日食观测的结果宣布以后,爱因斯坦才从一位只在柏林科学圈有些名气的人物,成为世界各大报纸的头条。但即使是到了20世纪20年代,物理学界对爱因斯坦未得到更多实验证明的相对论,仍抱有怀疑,甚至拒斥,认为它更多属于哲学和认识论范畴,而不是物理科学。

  100年后的今天,我们已能比一个世纪前的人们更毋庸置疑地知道相对论的正确,也能比一个世纪前的人们更能欣赏它的玄妙与奇迹。20世纪60年代,一些天文学观测的结果表明,宇宙中确实存在着引力塌缩所产生的天体,这种会吞噬一切的神奇天体得到了观测证实,成为广义相对论的又一次胜利。现在宇宙学家们相信,在银河系内大约存在着一亿个由燃烧殆尽的死亡恒星发生引力塌缩而形成的黑洞,也正是一些巨型黑洞和弥漫在星系中的暗物质维系住了整个星系。1936年,爱因斯坦曾推导,引力可以使光线弯曲,那么在宇宙中,物质可以起到透镜的作用,也就是“引力透镜”。直到1979年,人类才第一次观测到了他所预言的这种现象。目前人类发现的宇宙中最大的引力透镜之一,距离地球大约有40亿光年的距离。宇宙学家们在地球上通过这个透镜回望过去,可以看到130亿年前宇宙诞生之初,那些最终形成了星系的种子。在这个引力、质量、时间和空间交互作用形成的宇宙中,引力透镜成为人类回望宇宙发展历史的放大镜。今天,广义相对论的应用范围远远超出了爱因斯坦最初的想象。比如,没有它的修正,人类就不可能使用高精度的全球定位系统GPS。实际上,当我们通过摄像机捕捉影像,放映动作片的视觉声带,利用光纤电缆通电话时,我们都应感谢爱因斯坦,他已经如此直接和广泛地进入了我们的日常生活。从这个意义上讲,爱因斯坦和他的理论,超越了他的时代。

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