序 簡介

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标系。

    愛因斯坦認為,這種不對稱不應是自然界所固有的,問題大概出在我們了解自然界的概念和理論上。

    他發現,隻要把作為古典物理學基礎的空間和時間概念進行适當的修改,這種&ldquo不對稱&rdquo就可以消除。

    他在一個最平凡、最簡單,也最不成問題的問題上找到突破口,這就是所謂&ldquo同時性&rdquo問題。

    他設計了一個紙上的實驗證明,兩個在空間上分開的事件的所謂&ldquo同時&rdquo,取決于它們相隔的空間距離和光信号的傳播速度,在靜止的觀察者看來是同時的兩個事件,在運動的觀察者看來就不可能是同時的。

    這就是同時性的相對性。

    由此可見,時間與空間并不是井水不犯河水各不相幹,而是存在着本質的聯系,并且都同物質的運動有關。

    對于不同的慣性系,時間的量度不可能是相同的。

    那麼,牛頓所認為的同空間和物質運動無關的,對任何慣性系都一樣的&ldquo絕對時間&rdquo是不存在的。

    同樣地,同物質運動無關的靜止的&ldquo絕對空間&rdquo也是不存在的。

    既如此,愛因斯坦幹脆地宣布,根本不存在所謂&ldquo以太&rdquo。

    這就完全改變了人們的時空觀。

     愛因斯坦着手建立一個統一的物理理論。

    他把伽利略力學運動的相對性原理擴展開來,使之包括所有物理定律。

    把它提升為公理;又把觀測和實驗得來的光速不變也提升為公理。

    如果兩者同時成立,不同的慣性系的各個坐标之間必然存在一種确定的數學關系,這就是洛倫茲變換。

    通過這種變換,他推導出,運動的尺子要縮短;運動的鐘要變慢;任何物體的運動速度都不能超過光速。

    由這個理論來看,以前的矛盾都解決了,古典力學定律成了物體在低速運動時的一種極限情況。

    自然現象在運動學方面顯示出統一性。

    這就是&ldquo狹義相對論&rdquo。

     相對論不僅引起了時空觀的革命,也帶來了整個物理學的革命,産生了深遠的影響。

    其中最突出的,是關于物體的質量和能量相對性的推論,即E=mc2。

    這為以後原子彈的制造、核能的和平利用打下了理論基礎。

     1916年發表的《廣義相對論的基礎》則完成了現代物理學大廈的封頂工作。

    愛因斯坦發現,現實的有物質存在的空間,不是平坦的歐幾裡德空間,而是彎曲的黎曼空間;空間的彎曲程度取決于物質的質量及其分布狀況,空間曲率就體現為引力場的強度。

    這就在更深一層意義上否定了牛頓的絕對時空觀。

    廣義相對論實質上是一種引力理論,它把幾何學與物理學統一起來,用空間結構的幾何性質來表述引力場。

    它同牛頓的引力論有本質的不同,但在日常人們接觸到的現象中卻分辨不出兩者結果的差異。

    愛因斯坦提供了三個可供實驗驗證的推論。

    第一是水星近日點的進動,這在當時就得到完滿解決。

    第二,在強引力場中,時鐘要走得慢些,因此從巨大質量的星體表面射到地球上的光的譜線,必定顯得要向光譜的紅端移動。

    這在1925年得到觀測驗證。

    第三,光線在引力場中的偏轉。

    這在第一次世界大戰結束後的對日全食的觀測中得到了驗證,使廣義相對論頃刻間聞名于世。

     在這本書的第三部分,愛因斯坦應用他的理論對宇宙的模式進行了一些探讨。

     愛因斯坦不僅在科學上做出了如此傑出的貢獻。

    他熱愛和平、曾經給羅斯福總統寫信,敦促美國研制原子彈,趕在法西斯成功之前,用以結束戰争。

    他性格既驕傲又謙虛,在自己的領域他很自負。

    當以色列國成立時,國家邀請他出任總統,他拒絕了。

    他還是一位比較出色的小提琴演奏家,在思考的間隙,他會在美妙的琴聲中迷醉一會兒,這也許是使他的理論變得那麼美麗的原因之一。