引力波

褚君浩 茍利軍 李醒民 張宏寶

編者按：

今年大年初四——2016年2月11日注定是不平凡的一天，當(dāng)舉國(guó)正沉浸于春節(jié)的喜慶祥和之時(shí)，一個(gè)轟動(dòng)世界的科學(xué)新聞讓傳統(tǒng)的節(jié)日增加了一抹科技色彩，北京時(shí)間23點(diǎn)30分，美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)攜加州理工、麻省理工和LIGO科學(xué)合作組織（LSC）的專(zhuān)家向全世界宣布：美國(guó)的LIGO（激光干涉引力波觀測(cè)站）首次直接探測(cè)到了來(lái)自于距離地球13億光年之外的兩個(gè)黑洞合并過(guò)程中發(fā)射出的引力波信號(hào)，愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中最后一塊缺失的“拼圖”被填補(bǔ)。

毫無(wú)疑問(wèn)，引力波是基礎(chǔ)科學(xué)的前沿話(huà)題，當(dāng)我們被各種形式鋪天蓋地的引力波信息“洗腦”的時(shí)候，我們不禁要問(wèn)，引力波是什么，廣義相對(duì)論是什么，愛(ài)因斯坦和引力波有什么關(guān)系，引力波的發(fā)現(xiàn)對(duì)我們意味著什么？本刊特此邀請(qǐng)中科院上海技術(shù)物理研究所研究員、華東師范大學(xué)信息學(xué)院院長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士褚君浩，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員、恒星級(jí)黑洞創(chuàng)新團(tuán)組負(fù)責(zé)人、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)教授茍利軍，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)教授李醒民，北京師范大學(xué)物理系助理教授張宏寶從科學(xué)與人文的視角為您解讀，讓我們走進(jìn)引力波，讓引力波不再神秘。

什么是引力波

褚君浩：

引力波是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的結(jié)果，廣義相對(duì)論是關(guān)于引力和時(shí)間、空間的理論?？偟乃枷胧前岩?wèn)題變成黎曼幾何的空間彎曲問(wèn)題，認(rèn)為萬(wàn)有引力是由于質(zhì)量產(chǎn)生的時(shí)空彎曲所致。這樣，引力的作用被消掉，成為一個(gè)空間彎曲的概念。在他的場(chǎng)方程里有一個(gè)解，就是引力波解，引力波解是其中的一個(gè)結(jié)果。

其實(shí)，廣義相對(duì)論有好多結(jié)果都已經(jīng)被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。第一個(gè)例子是水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)。距離太陽(yáng)最近的依次是水星、金星、地球，水星離太陽(yáng)最近，走橢圓型軌道，并且橢圓軌道又以太陽(yáng)為中心在轉(zhuǎn)圈（進(jìn)動(dòng)），大概300萬(wàn)年轉(zhuǎn)一圈。這是牛頓力學(xué)不能理解的水星軌道近日點(diǎn)的異常進(jìn)動(dòng)，在實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)驗(yàn)證。另一個(gè)例子是光譜線(xiàn)引力紅移，同樣原子的光譜線(xiàn)，在地球上是一個(gè)波長(zhǎng)，但是從太陽(yáng)上發(fā)出的同樣原子的光譜線(xiàn)有一個(gè)紅移，主要因?yàn)橐?chǎng)使光子能量降低，發(fā)生紅移，這一現(xiàn)象已在上世紀(jì)60年代由美國(guó)科學(xué)家證實(shí)。第三個(gè)例子，廣義相對(duì)論還預(yù)言光線(xiàn)在通過(guò)強(qiáng)引力場(chǎng)附近時(shí)會(huì)發(fā)生彎曲，這一現(xiàn)象由愛(ài)丁頓于1919年證實(shí)。在日全食的時(shí)候，我們可以看到太陽(yáng)輪廓邊上從后面?zhèn)鱽?lái)的星光有一個(gè)偏轉(zhuǎn)，這個(gè)偏轉(zhuǎn)就是因?yàn)樘?yáng)的引力對(duì)光線(xiàn)的作用，或者說(shuō)由于太陽(yáng)的引力引起空間彎曲。光線(xiàn)還是沿直線(xiàn)傳播，但是如果光線(xiàn)在一個(gè)彎曲空間傳播，就會(huì)有角度。這幾個(gè)例子證明，廣義相對(duì)論經(jīng)過(guò)了天文觀察的驗(yàn)證。

廣義相對(duì)論另外一個(gè)非經(jīng)典結(jié)果就是引力波，愛(ài)因斯坦和羅森研究了嚴(yán)格的非線(xiàn)性場(chǎng)方程的波動(dòng)解，發(fā)現(xiàn)一個(gè)圓柱波解，就是引力波。實(shí)際上，光、無(wú)線(xiàn)電波、wifi都是電磁波，只要帶電粒子加速運(yùn)動(dòng)都會(huì)發(fā)射出電磁波。同樣，任何一個(gè)帶質(zhì)量物體，只要做加速運(yùn)動(dòng)，都會(huì)發(fā)出引力波。所以，這次觀測(cè)到的13億光年遠(yuǎn)處的兩個(gè)黑洞從原來(lái)分開(kāi)到互相吸引合并到一起的過(guò)程，一直在旋轉(zhuǎn)，并且做加速運(yùn)動(dòng)，就會(huì)發(fā)出引力波，從遙遠(yuǎn)的地方經(jīng)過(guò)13億光年傳到我們這里來(lái)。

引力波跟電磁波特點(diǎn)不同，電磁波是平面波，引力波是圓柱波，圓柱波是什么概念，比如橫的方向壓縮、縱的方向就拉伸；橫的方向拉伸、縱的方向就壓縮；就像一條蚯蚓在地上爬，爬一爬，縮一縮。所以圓柱波是一個(gè)方向膨脹一個(gè)方向收縮，不斷往空間傳，這就是非線(xiàn)性場(chǎng)方程的結(jié)果。但是引力波非常弱，一定要很大的質(zhì)量，做加速運(yùn)動(dòng)，發(fā)出的引力波我們才能看到。

引力波能帶來(lái)什么

茍利軍：

對(duì)于“波”，我們并不陌生，生活中時(shí)常會(huì)聽(tīng)到無(wú)線(xiàn)電波、電磁波、聲波、光波等等，引力波也是波的一種。

17世紀(jì)末的物理學(xué)家牛頓看到了下落的蘋(píng)果，意識(shí)到物體之間普遍存在一種力，稱(chēng)之為“引力”，并且將其數(shù)學(xué)化，這就是我們熟知的萬(wàn)有引力。萬(wàn)有引力認(rèn)識(shí)的精髓是物體質(zhì)量的存在導(dǎo)致了引力，這在牛頓之后的200多年里被認(rèn)為是宇宙間的絕對(duì)真理。直到1905年狹義相對(duì)論發(fā)表，1915年廣義相對(duì)論發(fā)表，愛(ài)因斯坦提出了一種完全不同的對(duì)于引力的看法：引力是因?yàn)橘|(zhì)量對(duì)于時(shí)空造成了變形所導(dǎo)致，而非質(zhì)量之間的吸引。這就意味著，時(shí)空可被當(dāng)做一種可以變形的介質(zhì)來(lái)認(rèn)識(shí)。所以引力波，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是時(shí)空自身的波動(dòng)。相比較我們熟知的無(wú)線(xiàn)電波（或者電磁波），它僅僅是在時(shí)空之中傳播的，時(shí)空是它的媒介。

人們常說(shuō)“星辰大?！?，如果將時(shí)空視作海洋，那么天體就如同海洋生物一般。可以想象，如果大海中的某個(gè)生物搖了搖尾巴，或是晃了晃頭，海水由此所產(chǎn)生的波動(dòng)就會(huì)向外傳播。與此類(lèi)似，宇宙中某個(gè)天體的劇烈活動(dòng)，會(huì)對(duì)所在的時(shí)空產(chǎn)生擾動(dòng)，時(shí)空自身的波動(dòng)也會(huì)向遠(yuǎn)處傳播，如果足夠強(qiáng)，就能夠?yàn)榈厍蛏系奈覀兯兄?/p>

在引力世界中，我們的宇宙通常是平靜的?？墒窃诒本r(shí)間2015年9月14日17點(diǎn)50分45秒，地球上的LIGO探測(cè)器卻探測(cè)到了來(lái)自于宇宙深處距離地球13億光年之外的一場(chǎng)引力風(fēng)暴，來(lái)自于一個(gè)雙黑洞系統(tǒng)的合并，以它的探測(cè)日期命名為 GW150914。

褚君浩：

引力波的發(fā)現(xiàn)有什么用？第一，讓人類(lèi)認(rèn)識(shí)宇宙增加了一個(gè)通道。本來(lái)看宇宙用的眼睛是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，靠光傳播信息，或者射電望遠(yuǎn)鏡靠無(wú)線(xiàn)電波，不管是光還是別的，都是電磁波。所以，人類(lèi)的手段就是電磁波和光，現(xiàn)在增加了引力波，可以收到從遙遠(yuǎn)天空傳來(lái)的信息。除了電磁波人類(lèi)可以接收之外，從今天起可以觀測(cè)到從宇宙空間傳來(lái)的引力波。所以，引力波為人類(lèi)認(rèn)識(shí)宇宙打開(kāi)了一個(gè)新的通道。這是非常重要的意義。就像過(guò)去沒(méi)有火，現(xiàn)在有了火；過(guò)去不認(rèn)識(shí)光，現(xiàn)在認(rèn)識(shí)光；過(guò)去不知道有無(wú)線(xiàn)電波，現(xiàn)在有無(wú)線(xiàn)電波。過(guò)去沒(méi)有看到引力波，現(xiàn)在從理論和實(shí)驗(yàn)上都證明引力波存在，這是個(gè)重要通道。引力波這么難看到，能解決什么問(wèn)題呢？震蕩系統(tǒng)、雙黑洞、雙星系統(tǒng)、天體起源、暗物質(zhì)等好多宇宙空間變化的問(wèn)題都可以認(rèn)識(shí)，所以意義重大。這只是一個(gè)開(kāi)始，有了這個(gè)開(kāi)始，以后可以研究，怎么讓這個(gè)手段更加靈敏，就像觀測(cè)望遠(yuǎn)鏡，原來(lái)可以看多遠(yuǎn)，現(xiàn)在可以看更遠(yuǎn)，無(wú)線(xiàn)電設(shè)備的靈敏度也越來(lái)越高，所以引力波研究肯定還要發(fā)展，可以發(fā)展得更為靈敏，作為一個(gè)觀測(cè)工具，可以更加有效。

另外一個(gè)非常重要的意義是，提供了物理上一個(gè)重要依據(jù)，可以研究引力、電磁力、強(qiáng)相互作用和弱相互作用之間的關(guān)聯(lián)。目前，電磁力和引力是分開(kāi)的兩種力，麥克斯韋方程電磁波理論和愛(ài)因斯坦重力場(chǎng)廣義相對(duì)論是分開(kāi)的，現(xiàn)在通過(guò)引力波的觀測(cè)多了一個(gè)手段，可以研究電磁力和引力在更深層次上有沒(méi)有內(nèi)在關(guān)系；研究實(shí)物和場(chǎng)的本源與聯(lián)系等。將來(lái)進(jìn)一步深入研究這樣的問(wèn)題，為我們探索宇宙的奧秘，提供了一種可能性，意義深遠(yuǎn)。

引力波這么弱，看也看不到，對(duì)我們?nèi)粘Ｉ顣?huì)有什么影響？隨著研究深入，逐步還是會(huì)引起一些變化的，就像電磁波剛被發(fā)現(xiàn)時(shí)是不知道有什么用的。所以，首先要把問(wèn)題認(rèn)識(shí)清楚，比如引力波的規(guī)律是什么樣？它的發(fā)生、傳播、探測(cè)的規(guī)律如何，怎么轉(zhuǎn)化，跟其他物質(zhì)運(yùn)動(dòng)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系怎么樣？那樣應(yīng)用問(wèn)題就會(huì)體現(xiàn)出來(lái)。就像電磁波被研究清楚以后，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，最初只是電報(bào)和電話(huà)的應(yīng)用，沒(méi)想到現(xiàn)在會(huì)有這么多的重要應(yīng)用。所以，對(duì)引力波的認(rèn)識(shí)也是，研究到一定深度以后，會(huì)對(duì)我們?nèi)祟?lèi)有一定的用處，會(huì)促進(jìn)我們?nèi)祟?lèi)的科技發(fā)展更快一些。尤其是對(duì)外太空的更深層次認(rèn)識(shí)，會(huì)有一些顛覆性的發(fā)現(xiàn)，這是一個(gè)新的起點(diǎn)。

愛(ài)因斯坦與引力波

茍利軍：

毫無(wú)疑問(wèn)引力波是對(duì)廣義相對(duì)論的一個(gè)最直接驗(yàn)證。另外，它在弱場(chǎng)中已經(jīng)得到驗(yàn)證，但是對(duì)于強(qiáng)引力之下的驗(yàn)證，之前卻從來(lái)沒(méi)有驗(yàn)證過(guò)。所以此次的觀測(cè)，是對(duì)廣義相對(duì)論的一個(gè)非常好的檢驗(yàn)。

引力波以光速傳播，它與物質(zhì)的相互作用非常非常的弱，所以引力波可以提供給我們宇宙幾乎無(wú)阻擋的圖景，而這幾乎是無(wú)法利用我們熟知的電磁波來(lái)達(dá)到。比如，利用引力波，我們可以看到宇宙的最早期，宇宙大爆炸之后的1.0E-36秒開(kāi)始的宇宙形成過(guò)程，而對(duì)于電磁波，它最早只能看到大爆炸后的大約300， 000年之后的宇宙歷史，在此之前，電磁波是不能給我們提供的。所以引力波是我們了解宇宙形成的最好工具。

如果還記得，在《星際穿越》電影中的結(jié)尾之時(shí)，主人公庫(kù)珀身處一個(gè)5維時(shí)空的超體方體中，為了將從黑洞中心所提取的信息傳遞給身處4維時(shí)空的女兒墨菲，人為的制造引力波效應(yīng)，成功將信息傳遞，從而人類(lèi)得以解救。引力波從目前物理學(xué)家的認(rèn)識(shí)看，是唯一一種可以在不同維度傳播的波。不同宇宙之間的碰撞，會(huì)產(chǎn)生引力波。說(shuō)不定在不遠(yuǎn)的將來(lái)，我們也可以依靠引力波來(lái)判斷多重宇宙的存在與否。

一個(gè)天生的聾啞人，一直在聽(tīng)別人說(shuō)聲音的存在，突然有一天聽(tīng)力恢復(fù)了。我想我們此刻的心情也是差不多如此。引力波給我們打開(kāi)了一扇全新的窗口。引力波是一種方式，是一種看待世界的方式。歷史發(fā)現(xiàn)的軌跡告訴我們，每一扇新的窗口被打開(kāi)，都會(huì)有令人稱(chēng)奇的發(fā)現(xiàn)。雖然LIGO的探測(cè)能力還是有限，一旦引力波的世界被撬開(kāi)一道小的裂縫，讓我們看到春天的種子，相信碩果累累的引力波豐收季節(jié)也不會(huì)太遠(yuǎn)。

張宏寶：

直接探測(cè)到引力波自然是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論這一理性杰作的又一勝利。過(guò)去，我們主要是通過(guò)電磁波來(lái)觀察這個(gè)神奇的世界，過(guò)去的天文學(xué)，不妨可以稱(chēng)作電磁波天文學(xué)。各類(lèi)天文望遠(yuǎn)鏡可以看作是對(duì)人眼的自然延伸，都是通過(guò)遠(yuǎn)處傳來(lái)的光觀測(cè)。所不同的是，人眼只對(duì)紅橙黃綠藍(lán)靛紫的可見(jiàn)光敏感，而天文望遠(yuǎn)鏡可以覆蓋電磁波全波段，從較長(zhǎng)的射電波段一直到很短的伽馬射線(xiàn)（都是電磁波，只是波長(zhǎng)長(zhǎng)短不一樣而已。根據(jù)量子力學(xué)，光波也是粒子，即光子，波長(zhǎng)長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)的能量低，而波長(zhǎng)短的對(duì)應(yīng)的能量高。X射線(xiàn)波長(zhǎng)較短，能量較高，所以沒(méi)事別太多去拍片，讓這些高能光子把你身體的細(xì)胞結(jié)構(gòu)給轟炸壞了）。盡管如此，天文學(xué)在過(guò)去因?yàn)楣鈽I(yè)已取得了無(wú)數(shù)發(fā)現(xiàn)，而且將會(huì)繼續(xù)引領(lǐng)我們奔向遠(yuǎn)方。

舊的時(shí)代依然在繼續(xù)，而因?yàn)橐Σǎ碌臅r(shí)代正在徐步向我們走來(lái)。有了引力波，我們便又多了一個(gè)觸角。特別是，我們可以利用這個(gè)探針，觸及到電磁波不能觸及到的宇宙深處。從而使我們可以飛到時(shí)間的起點(diǎn)，徹底揭開(kāi)宇宙起源之謎。這天文學(xué)的新時(shí)代即引力波天文學(xué)。建造引力波天文望遠(yuǎn)鏡不僅能使我們探測(cè)到引力波以體驗(yàn)愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的美麗和真實(shí)，更能使我們觸及電磁波天文望遠(yuǎn)鏡所望塵莫及的宇宙深處，進(jìn)而揭開(kāi)上帝最后一層面紗（因?yàn)橐苋酰砸Σê茈y被激發(fā)產(chǎn)生，也很難被觀測(cè)；但另一方面，因?yàn)橐苋?，引力波從波源到我們地球的旅程中，幾乎不受沿途風(fēng)景的引誘，而甘愿作一個(gè)孤獨(dú)的行者，一往無(wú)前，把波源處的訊息無(wú)污染地?cái)y帶過(guò)來(lái)）。

李醒民：

繼愛(ài)因斯坦在其“幸運(yùn)年”1905年接連發(fā)表3篇?jiǎng)潟r(shí)代的論文（光量子論、布朗運(yùn)動(dòng)理論和狹義相對(duì)論）之后，他一鼓作氣，沖破重重困難和阻礙，終于在10年之后的1915年構(gòu)建起廣義相對(duì)論的宏偉大廈。當(dāng)時(shí)，愛(ài)因斯坦曾經(jīng)提出對(duì)該理論的三個(gè)檢驗(yàn)：內(nèi)行星軌道近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)，太陽(yáng)引起的星光偏折，光譜線(xiàn)的引力紅移。關(guān)于第一項(xiàng)，愛(ài)因斯坦在1915年和1916年的論文中對(duì)此已經(jīng)做出完滿(mǎn)的解釋?zhuān)归L(zhǎng)期困擾科學(xué)家的疑團(tuán)煥然冰釋。關(guān)于第二項(xiàng)，愛(ài)丁頓在1919年通過(guò)對(duì)在巴西的索布拉爾和幾內(nèi)亞灣的普林西比島觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理，證實(shí)在日全食時(shí)經(jīng)過(guò)太陽(yáng)附近的星光的偏折值與愛(ài)因斯坦的預(yù)言相當(dāng)符合。關(guān)于第三項(xiàng)，亞當(dāng)斯在1924年通過(guò)對(duì)天狼星伴星的觀察，確認(rèn)它發(fā)出的光線(xiàn)向譜線(xiàn)的紅端移動(dòng)。

不僅如此，廣義相對(duì)論引力方程的近似積分方法也導(dǎo)致以光速傳播的引力波的存在，為此愛(ài)因斯坦專(zhuān)門(mén)撰文，考察了“由力學(xué)體系發(fā)射的引力波”和“引力波對(duì)力學(xué)體系的作用”。根據(jù)廣義相對(duì)論，在宇宙中，在非球?qū)ΨQ(chēng)的物質(zhì)分布情況下，在諸如致密星碰撞或并合的物理過(guò)程中，就會(huì)擾動(dòng)和扭曲周?chē)鷷r(shí)空，并以引力波形式向外傳播。起初，引力波只是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的一個(gè)推論或思想構(gòu)想，而非真實(shí)的實(shí)驗(yàn)觀察。由于引力波十分微弱，科學(xué)家長(zhǎng)時(shí)間苦苦尋覓，依然一無(wú)所得，真可謂“上窮碧落下黃泉，兩處茫茫皆不見(jiàn)”。為此，一些科學(xué)家甚至質(zhì)疑是否真的有引力波。在1960年前后，引力波的物理意義開(kāi)始明朗：它可以被看做是引力相互作用的傳播，并且攜帶著引力能。直到1974年，泰勒和赫爾斯發(fā)現(xiàn)銀河中一對(duì)中子星的軌道慢慢縮小，幅度符合引力波能量流失的速率，從而間接證明了引力波的存在。由于這項(xiàng)研究，兩位科學(xué)家贏得1993年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。而這次探測(cè)到的引力波，則是13億光年之外的兩顆黑洞（初始質(zhì)量分別為29顆太陽(yáng)和36顆太陽(yáng)）在合并的最后階段產(chǎn)生的，其虧損的質(zhì)量以引力波形式釋放到宇宙空間，經(jīng)過(guò)13億光年的漫長(zhǎng)旅行，終于抵達(dá)地球。從此，黑洞不再是科幻作品中的神奇事物，我們實(shí)實(shí)在在地觀察到黑洞附近空時(shí)的高度扭曲和脈動(dòng)。

引力波探測(cè)的成功，是科學(xué)界的一個(gè)重要里程碑。它不僅填補(bǔ)了廣義相對(duì)論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中最后一塊缺失的拼圖，使現(xiàn)代物理學(xué)的根基更加堅(jiān)實(shí)，而且也意味著科學(xué)家打開(kāi)了揭示宇宙奧秘的窗口，有助于了解宇宙的起源和演化機(jī)制，據(jù)稱(chēng)將引發(fā)一場(chǎng)天文學(xué)的革命。它還可能促進(jìn)引力量子化的研究，最終把引力融入其它三種基本相互作用，完成愛(ài)因斯坦統(tǒng)一場(chǎng)論的宏大夢(mèng)想。難怪一位物理學(xué)家如此形容自己聞知探測(cè)結(jié)果的激動(dòng)之情：“堂堂男子漢很少哭，當(dāng)時(shí)心中忽然暖流涌動(dòng)，但還是強(qiáng)忍未哭。那是一種強(qiáng)烈的感動(dòng)，感動(dòng)得不哭不足以宣泄情感。整個(gè)新聞發(fā)布會(huì)上，我一直強(qiáng)忍著?！?/p>

愛(ài)因斯坦不愧是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)天才，他居然在某種程度上能夠先知先覺(jué)百年后的事變。說(shuō)實(shí)在的，按照諾貝爾獎(jiǎng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，愛(ài)因斯坦的科學(xué)成果完全可以贏得十余次科學(xué)獎(jiǎng)，例如光量子論、光電效應(yīng)定律、布朗運(yùn)動(dòng)理論、狹義相對(duì)論、質(zhì)能關(guān)系式、固體比熱量子論、受激輻射理論、玻色-愛(ài)因斯坦統(tǒng)計(jì)、廣義相對(duì)論、引力波、宇宙學(xué)、統(tǒng)一場(chǎng)論等。其中前5項(xiàng)成果，均發(fā)表于愛(ài)因斯坦的“幸運(yùn)年”，當(dāng)時(shí)他年僅26歲。其中，廣義相對(duì)論（它把牛頓引力理論和狹義相對(duì)論囊括其中）這座理論大廈最為美輪美奐。誠(chéng)如玻恩所說(shuō)：“對(duì)于廣義相對(duì)論的提出，我過(guò)去和現(xiàn)在都認(rèn)為是人類(lèi)認(rèn)識(shí)大自然的最偉大的成果，它把哲學(xué)的深?yuàn)W、物理學(xué)的直觀和數(shù)學(xué)的技藝令人驚嘆地結(jié)合在一起?！蔽冶救嗽?jīng)這樣評(píng)論相對(duì)論的宏偉體系：“相對(duì)論猶如一座瓊樓玉宇，其外部結(jié)構(gòu)之華美雅致，其內(nèi)藏觀念之珍美新奇，都是無(wú)與倫比的。相對(duì)論的邏輯前提是兩條在邏輯上再簡(jiǎn)單不過(guò)的原理，它們卻像厄瑞克泰翁廟的優(yōu)美的女像柱一樣，支撐著內(nèi)涵豐盈的龐大理論體系而毫無(wú)重壓之感。其建筑風(fēng)格是高度對(duì)稱(chēng)的，從基石到頂蓋莫不如此。四維時(shí)空連續(xù)統(tǒng)顯示出精確的貫穿始終的對(duì)稱(chēng)性原理，也蘊(yùn)涵著從日常經(jīng)驗(yàn)來(lái)看決不是顯而易見(jiàn)的不變性或協(xié)變性?？諘r(shí)對(duì)稱(chēng)性規(guī)定著其他的對(duì)稱(chēng)性：電荷和電流、電場(chǎng)和磁場(chǎng)、能量和動(dòng)量等的對(duì)稱(chēng)性。正如外爾所言，整個(gè)相對(duì)論只不過(guò)是對(duì)稱(chēng)的另一個(gè)方面；四維連續(xù)統(tǒng)的對(duì)稱(chēng)性（不變性）、相對(duì)性或齊性首次被愛(ài)因斯坦描述出來(lái)，相對(duì)論處理的正是四維空時(shí)連續(xù)統(tǒng)的固有對(duì)稱(chēng)。在這樣高度對(duì)稱(chēng)的瓊樓玉宇中，又陳放著諸多奇異的觀念——四維世界、彎曲時(shí)空、廣義協(xié)變、尺縮鐘慢等——從而通過(guò)均衡中的奇異顯示出更為卓著的美！”我覺(jué)得，相對(duì)論的物理意義迄今并未被透徹認(rèn)識(shí)，其中蘊(yùn)含的寶藏并未被完全發(fā)掘，它期待科學(xué)家進(jìn)一步的拓展和深化。