愛(ài)因斯坦著《相對(duì)論》一書(shū)讀后感

楊正美

(云南省臨滄市臨翔區(qū)第一中學(xué) 云南 臨滄 677000)

1900年在英國(guó)皇家物理學(xué)會(huì)慶祝大會(huì)上，著名的物理學(xué)家開(kāi)爾文勛爵總結(jié)說(shuō)：“物理學(xué)的大廈已經(jīng)基本建設(shè)完成，剩余的工作就只是做一些零碎的修補(bǔ)就行了！”也就說(shuō)，經(jīng)典物理學(xué)的大廈已經(jīng)由牛頓等科學(xué)家建設(shè)完成了，后輩只是做一些完善工作。但他話(huà)鋒一轉(zhuǎn)，說(shuō)到：“但是，在物理學(xué)晴朗的天空遠(yuǎn)處，還有兩朵小小的令人不安的烏云。”那就是“光速不變?cè)怼焙汀昂隗w輻射”，這兩個(gè)方向分別引出了近代物理學(xué)的“相對(duì)論”和“量子力學(xué)”。

1 經(jīng)典物理學(xué)的困境

從嬰兒出生開(kāi)始好奇的張望、聆聽(tīng)這個(gè)新奇的世界，我們?nèi)祟?lèi)求知的求知欲望，原始的動(dòng)力就起源于好奇。雖然現(xiàn)在，我們都已經(jīng)是成人了，隨著經(jīng)驗(yàn)的增加，思維也變得成熟理性，可是事實(shí)上是這個(gè)真實(shí)的世界的存在方式隱藏著的科學(xué)規(guī)律遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎我們常規(guī)的思維方式。

在新世紀(jì)的今天，科學(xué)的發(fā)展為我們提供了極大的便利，交通、 科技 、通訊、資訊等空前發(fā)達(dá)，探索宇宙深處的秘密，在太平洋底潛水游弋一番，這些都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，我們似乎已成了這個(gè)世界的主宰，還有什么不能認(rèn)知和征服呢？然而，對(duì)于這個(gè)世界的本質(zhì)，即使是現(xiàn)在最高端的理論物理學(xué)家，他的疑惑比人類(lèi)有史以來(lái)的任何一個(gè)時(shí)期的人都大。

這個(gè)結(jié)論有過(guò)之而無(wú)不及，在微觀(guān)領(lǐng)域，我們對(duì)粒子的詭異行蹤摸不著頭腦，甚至對(duì)粒子到底是波還是粒子都模棱兩可，小于普朗克尺寸空間是什么概念？為什么光是一份一份離散的傳播？在人與自然的領(lǐng)域，人的大腦是如何運(yùn)作的，思維是如何形成的，這些問(wèn)題依然是個(gè)迷。在宏觀(guān)領(lǐng)域，宇宙的尺度大得難以想象，目前觀(guān)測(cè)到的宇宙尺寸直徑是930億光年，但是還不包括未觀(guān)測(cè)到的部分，科學(xué)家根據(jù)宇宙大爆炸理論預(yù)測(cè)，未觀(guān)測(cè)到的宇宙部分要比已知可觀(guān)測(cè)的部分大得多得多，宇宙是起源于一個(gè)沒(méi)有體積的質(zhì)點(diǎn)的大爆炸，時(shí)間、空間都是從那個(gè)起點(diǎn)開(kāi)始的，可是，我們不禁要問(wèn)，質(zhì)點(diǎn)之前呢？這時(shí)，著名的物理學(xué)家霍金就會(huì)說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題是沒(méi)有意義的，不允許問(wèn)的，因?yàn)樵谀莻€(gè)質(zhì)點(diǎn)存在的時(shí)候，所有的物理規(guī)律都失效了，所以我們不可能知道。

2 關(guān)于真理的概念

愛(ài)因斯坦在《物理學(xué)的進(jìn)化》一書(shū)里，對(duì)物理學(xué)的概念做了這么一種解釋?zhuān)何锢韺W(xué)的概念是由人類(lèi)智力的自由創(chuàng)造，它不是 (雖然表面上看起來(lái)很像) 單獨(dú)地由客觀(guān)世界所決定的。我們企圖理解真實(shí)存在，多少有些像一個(gè)人想知道一個(gè)合上表殼的表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，他看到表面與正在走動(dòng)的鐘，甚至還能聽(tīng)到滴答聲，但是他卻無(wú)法打開(kāi)表殼。如果他是聰明機(jī)智的，他能畫(huà)出一些能回答他所觀(guān)察到的一切事物的結(jié)構(gòu)圖形，但是他卻不能完全肯定他的圖就是唯一，可以解釋他所觀(guān)察到的客觀(guān)事物的圖形。他永遠(yuǎn)不能把這副圖跟實(shí)際的機(jī)構(gòu)加以比較，而且他甚至不能想像這種比較有何意義。但是，隨著知識(shí)的日益增長(zhǎng)，圖像的描述也會(huì)越來(lái)越簡(jiǎn)明，并且它所能解釋的范圍也會(huì)越來(lái)越廣。我們相信知識(shí)有一個(gè)理想的極限。而人類(lèi)的智力發(fā)展正在逐步接近這個(gè)極限。我們也可以把這個(gè)理想的極限叫做“客觀(guān)真理”。

3 光速恒定原理

相對(duì)論與量子理論是現(xiàn)代科學(xué)的兩大基石，所以我們這兩方面入手，看看宗教與科學(xué)有沒(méi)有什么共同點(diǎn)。相對(duì)論的提出，是愛(ài)因斯坦天才頭腦的發(fā)現(xiàn)，也是科學(xué)發(fā)展的必然。 即便沒(méi)有這個(gè)愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論，也一定還會(huì)有另一個(gè)科學(xué)家提出，只不過(guò)科學(xué)會(huì)稍微延緩一下發(fā)展的腳步。大家知道，早在十九世紀(jì)五十年代，物理學(xué)家麥克斯韋就建立了方程組完美地描述了電磁現(xiàn)象，通過(guò)此方程組，他計(jì)算出了電磁波的速度，沒(méi)想到這個(gè)速度恰恰就是光在真空中的傳播速度，由此他預(yù)測(cè)光也是一種電磁波。他的光速是由公式直接推導(dǎo)得出，已經(jīng)隱含了光速恒定的概念。后來(lái)著名的邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)證明了真空中根本沒(méi)有“以太”這種傳播介質(zhì)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)界具有很大的震動(dòng)，因?yàn)槟菚r(shí)還是牛頓經(jīng)典時(shí)空觀(guān)一統(tǒng)天下的時(shí)候，光的速度那時(shí)已是眾人皆知，不過(guò)以牛頓經(jīng)典理論來(lái)看，光的速度一定是相對(duì)于某個(gè)靜止物體，這個(gè)不動(dòng)的物體被大家假想為是真空中一種靜止不動(dòng)的介質(zhì)——以太，光的傳播依賴(lài)以太，與光的相對(duì)速度恒定為光速，這樣牛頓的經(jīng)典時(shí)空觀(guān)就非常完美了。然而邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)的結(jié)果卻否定了以太的存在，這讓科學(xué)家們?nèi)珲喸诤?，這被稱(chēng)為二十世紀(jì)飄在科學(xué)界的兩朵烏云之一。

或許有人會(huì)問(wèn)，光速恒定不是從麥克斯韋方程組得到的結(jié)果嗎？難道還需要證明嗎？如果是這樣認(rèn)為的話(huà)，他并沒(méi)有看到問(wèn)題的實(shí)質(zhì)。麥克斯韋方程是為了描述電磁現(xiàn)象而推理得到的，所以對(duì)光速恒定也只是對(duì)現(xiàn)象的一種數(shù)學(xué)化描述，并不是說(shuō)明引起現(xiàn)象的原因。 麥克斯韋方程無(wú)法說(shuō)明白是電磁現(xiàn)象導(dǎo)致了光速恒定的結(jié)果，或者還是光速恒定導(dǎo)致了電磁現(xiàn)象的產(chǎn)生，更或者二者根本就不存在因果關(guān)系，只不過(guò)是同一種規(guī)律現(xiàn)象的不同表現(xiàn)。而且用數(shù)學(xué)計(jì)算結(jié)果來(lái)解釋物理現(xiàn)象的本質(zhì)，有點(diǎn)因果倒置的感覺(jué)。數(shù)學(xué)的本質(zhì)是什么，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，邏輯主義者、直覺(jué)主義者和形式主義者各有各的解釋?zhuān)瑪?shù)學(xué)本身的出生的問(wèn)題都沒(méi)有解決，更不可能去解釋物理現(xiàn)象的本質(zhì)。

4 相對(duì)論時(shí)空觀(guān)

時(shí)空不在脫離質(zhì)量、脫離運(yùn)動(dòng)，絕對(duì)和均勻的存在著，空間會(huì)受到周?chē)|(zhì)量的扭曲，時(shí)間因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)而變慢、在大質(zhì)量的物體周?chē)兟?，一切都變得相?duì)。更令人困惑的是，在宇宙大爆炸之前的那一個(gè)質(zhì)點(diǎn)內(nèi)部，或者現(xiàn)在宇宙中黑洞的內(nèi)部，所有規(guī)律都失效了，我們無(wú)法得知其內(nèi)部的運(yùn)行情況，以及它服從的規(guī)律，這個(gè)質(zhì)點(diǎn)對(duì)于科學(xué)規(guī)律和人類(lèi)的認(rèn)知來(lái)說(shuō)，都是一個(gè)奇點(diǎn)。

5 總結(jié)

光速是恒定的，而且是自然界的最大速度極限，這個(gè)事實(shí)不僅難以理解，而且更讓科學(xué)家難以接受的是：我們想要探索宇宙的范圍被局限了，我們不可能以更大的速度抵達(dá)更遠(yuǎn)的地方，人類(lèi)被速度限制在了太陽(yáng)系附近的一個(gè)小范圍內(nèi)。另外時(shí)空是相對(duì)的，沒(méi)有了絕對(duì)的東西和參考系，這在社會(huì)科學(xué)，特別是道德倫理方面引起了異議，難道就沒(méi)有了客觀(guān)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，只能“唯心”的去對(duì)待一切？會(huì)不會(huì)使得人類(lèi)的道德倫理變得混亂？