专集

杨鸿智

8．永恒的神圣的好奇心
在纽约赫德逊河畔，有一所大教堂。白色的石墙上，雕刻着人类有史以来六百位巨人的像。有哲贤、君王、大将、智者，还有十四位科学家，这其中只有一位当时还活着的科学家就是爱因斯坦。
    现在这位巨人早已退休，但是每天早晨，他还来到高等研究院自己那间斗室里，有时，有几个学生、教授来讨论问题。更多的都是他独自一个人，站在小黑板面前，用苍老的手写下一个个娟秀的小字。这些小字组成一行行公式，代表着宇宙间物质运动和物质结构最普遍的规律。爱因斯坦想想写写，写写停停，对着这些奇妙的公式出神。这世界显然是可知的——可以从一些基本概念和基本定律出发，经过逻辑的推演，找出它的规律来——这是最不可思议的事。这世界为什么偏偏那样秩序井然，而不是朦胧混沌，乱麻似地一团呢？爱因斯坦又陷入了哲学思辨之中。他的感受，仍旧象少年时代第一次读到那本“神圣的几何小书”的时候那样，清新而又亢奋，惊讶而又狂喜。 中午，爱因斯坦步行回家。同事们要用汽车送他，他总是谢绝。他穿一件旧毛衣，象小学生似地，圆领上插一支老式钢笔。一双光脚塞在旧皮鞋里，在街上蹒跚地走过。熟人向他亲切地微笑致意，他也向人腼腆地微笑答礼。有时会投来惊讶的一瞥和饥渴的眼光，那是外来的陌生人。爱因斯坦不去管那些，他只顾走自己的路。
    老年是第二个童年。垂暮之年复归为少小之时。爱因斯坦在普林斯顿洒满树荫的街上走过，他的心情和六七十年前那个在慕尼黑大街上歌唱上帝的小学生一样。爱因斯坦仍旧在走自己的路，追求自己的理想。
    午睡过后，爱因斯坦处理书信事务，或者接待客人，有时也在书房里工作。梅塞街二楼的书房，两壁排满了书架，从地板到天花板都是书。另一面墙壁上，挂着法拉第和麦克斯韦的像——柏林的阁楼书房里挂的也是这两张像——还有一张甘地的像。大窗户开着，把鲜花的芳香迎到房间里，把几片不听话的枝叶也迎了进来。书房和花园连成了一片。爱因斯坦站在大窗户前，看着那几棵橡树。它们婷婷玉立，交构成大大小小的拱门；它们枝叶扶疏，在微风中婆娑起舞。这时，爱因斯坦又会感到惊讶，就象他幼年看着罗盘上那根红色小指针的时候一样惊讶。这里是几个丫杈，象拳头一样有力；那里是几片叶子，轻轻地、快乐地摇动着；还有几个芽苞，露出了它们小小的、嫩绿的芽尖，焦急地，羞羞答答地。
    啊，这自然界的生命，多么美丽、奇妙！单是要理解这几棵普普通通的橡树生命，我们人类几千年积累下来的知识还差得远呢！这时，爱因斯坦心头又会产生出一种神秘感。这是人类一切感情中最美丽、最深邃的感情。它是一切真正科学的播种者啊！
    “一个人要是再也体验不到那种神秘感，那种惊异和狂喜交织而成的崇高的激情，那他的生命也就没有什么意义了，”爱因斯坦想。 他转过身去，回到大写字台前，对着那一大堆草稿纸，自言自语地说：“只要你有一件合理的事去做，你的生活就会显得特别美好。” 爱因斯坦有合理的事做。所以，在生活的苦难之中，又体验到生活的美好。他那合理的事就是为人类服务。为了解宇宙而思索、探求、计算，为和平呼吁，为自由呐喊，这一切都是在为人类服务。
    爱因斯坦步履蹒跚了，思想的行进缓慢了，创造的灵感逃遁了。一般学者到这个年龄，早就退出了创造性科学研究的战场。最多不过挂一个校长、主任的名，指挥指挥罢了。可是爱因斯坦象一名老兵，依旧在前线冲锋陷阵。他坐在写字台前，又写下了一行行公式，很快就写满了一张。一张张草稿，又堆成了一小堆，就象半个世纪前，他在伯尔尼专利局里一样。
    爱因斯坦还在搞统一场论。不象狭义相对论和广义相对论，在黑暗中摸索，走过许多弯路和错路之后，终于见到了光明。统一场论，这相对论发展的第三阶段，在黑暗中摸索了几十年，仍然在黑暗中。
    在多年前，爱因斯坦就说过： 我受不了这样的科学家：他拿起一块木板，寻找最薄的部位，在容易钻孔的地方，钻上许许多多孔。爱因斯坦自己的钻头，是决计不朝薄地方钻的。在统一场论上，他找到了最厚最厚的地方。也许只有进口，没有出口，不可能钻透。但是，犹豫、怯懦和爱因斯坦无缘，他永远忠实于自己的信念。他希望把引力场和电磁场统一起来，而且希望这统一的场能解释量子力学所不能解释的问题。
    助手和学生，一个个来了，又走了，只有爱因斯坦坚持在阵地上。他还要继续摸索，迈着老年人蹒跚的步子摸索。生活就是追求真理。是的，莱辛说过：“对真理的追求比对真理的占有更为可贵。” 在这位年逾古稀的老人身上，有一颗童心。多少年前，那根小小的罗盘指针所点燃的神圣的好奇心，依旧在熊熊燃烧。在爱因斯坦七十岁生日的时候，普林斯顿举行了盛大的科学报告会，有三百多位著名的科学家出席，向他致贺。
    诺贝尔奖金获得者拉比致词说：“什么时候有过另一个人，曾经有过这么大的贡献？……在爱因斯坦以前，在爱因斯坦以后，从来也没有人这样深入地探索、研究过我们关于空间、时间、因果性这样一些人类最本能的观念。” 世界已经不要求爱因斯坦做出新的成绩，爱因斯坦却在生日前、生日后，都拿出了新的科学论文。有人看了他的论文，摇头说：“还是统一场论！和二十年前、三十年前一样，只有数学形式，缺乏物理内容。该结束了！” 爱因斯坦是不是该结束了呢？不，决不结束。他对人说过：“没有统一场论，就没有物理学。如果没有物理学，那活着还有什么意义呢？”
    1951年1月6日，这位当年的第一小提琴手写信给第二小提琴手比利时王太后伊莉莎白： 我不拉小提琴了。这些年来，听我自己演奏，越听越难受。希望你没有遭到类似的命运。留给我的事情是：毫不悯惜自己，研究困难的科学问题。那个工作迷人的魔力，将持续到我停止呼吸。
    但是，也有各种各样的事情来打搅他的科学研究。世界和平没有保障，公民权利遭到践踏，这使他无限忧虑。大自然创造出人的生命，人也热爱生命，战争却毁掉生命。这是反自然的。所以，爱因斯坦反对战争。大自然给人自由活动的天地，人也热爱自由，法西斯分子却要剥夺人的自由。这也是反自然的。所以爱因斯坦反对法西斯。
    还有别的事情敢来打搅他。
    那是在1952年，爱因斯坦的老朋友以色列首任总统魏茨曼去世以后。一天晚上，电话铃响了，又是一位记者打来的。“听说要请你出任以色列共和国总统，教授先生。你会接受吗？” “不会。我当不了总统，”爱因斯坦说。“总统没有多少具体事务，他的职位是象征性的。教授先生，你是最伟大的犹太人。不，不，你是全世界最伟大的人。由你来担任以色列总统，象征犹太民族的伟大，再好不过了。” “不，我干不了，”爱因斯坦说。 刚放下电话，电话铃又响了。这次是杜卡斯去接的。
    “天哪，是华盛顿打来的，以色列大使要和你讲话。”她把话筒递给爱因斯坦。
    “教授先生，我想请问一下，如果提名你当总统候选人，你愿意接受吗？”大使说。
    他奉以色列共和国总理之命来向爱因斯坦探询的。
    “大使先生，关于自然，我了解一点，关于人，我几乎一点也不了解。我这样的人，怎么能担任总统呢？请你向报界解释一下，给我解解围。现在，梅塞街已经很不安宁了。”
    “教授先生，已故总统魏茨曼也是教授呢。你能胜任的。”
    “不，魏茨曼和我是不一样的。他能胜任，我不能。”
    “教授先生，每一个以色列公民，全世界每一个犹太人，都在期待你呢！”大使的话，是很真挚的。
    “那……，”爱因斯坦也被自己同胞这一番好意感动了。“我怎么办呢？我要使他们失望的。”
    当然，提名当总统，拒绝当总统，这样重大的事情，哪能随随便便在电话上决定呢？11月8日，大使先生走进梅塞街112号的绿色大门。他带来了以色列总理的信，正式提请爱因斯坦为以色列共和国总统候选人。
    爱因斯坦也在报上发表声明，正式谢绝。
    荣誉和颂扬，这腐蚀灵魂的烈酒，爱因斯坦有办法规避，那就是工作。他在神圣的好奇心的驱使下，精神矍铄，迈着颤巍巍的步子，又开始工作了。
  9. 热心于社会正义和人类和平事业的世界公民
    爱因斯坦在科学思想上的贡献，在历史上只有N.哥白尼、牛顿和C.R.达尔文可以与之媲美。可是爱因斯坦并不把自己的注意力限于自然科学领域，同时以极大的热忱关心社会，关心政治。他深刻体会到科学思想的成果对社会会产生怎样的影响，一个知识分子对社会应负怎样的责任。他说：“人只有献身于社会，才能找出那实际上是短暂而有风险的生命的意义。”“一个人的真正价值首先取决于他在什么程度上和在什么意义上从自我解放出来。”他爱憎分明，有强烈的是非感和社会责任感。他一贯反对侵略战争，反对军国主义和法西斯主义，反对民族压迫和种族歧视，为人类进步和世界和平事业进行了不屈不挠的斗争。

杨鸿智

四.巨星陨落
1955年4月18日，人类历史上最伟大的科学家，阿尔伯特•爱因斯坦因主动脉瘤破裂逝世于美国普林斯顿。巨星陨落，举世同悲。
    在爱因斯坦去世的前几天还录音对以色列广播，他说：“我们这个时代最大的问题是人类分成两个互相对敌的阵营：共产世界和所谓的自由世界。由于“自由”及“共产”这两个词的意义对我很难理解，我宁愿用“东方”和“西方”的权力冲突来说，然而，这地球是圆的，这样“东方”和“西方”的真正精确意义也不能清楚。”
    爱因斯坦生前不要虚荣，死后更不要哀荣。他留下遗嘱，要求不发讣告，不举行葬礼。他把自己的脑供给医学研究，身体火葬焚化，骨灰秘密的撒在不让人知道的河里，不要有坟墓也不想立碑。在把他的遗体送到火葬场火化的时候，随行的只有他最亲近的12个人，而其他人对于火化的时间和地点都不知道。
    爱因斯坦在去世之前, 把他在普林斯顿梅塞街112号的房子留给跟他工作了几十年的秘书杜卡斯小姐，并且强调：“不许把这房子变成博物馆。”他不希望把梅塞街变成一个朝圣地。他一生不崇拜偶像，也不希望以后的人把他当作偶像来崇拜。
    爱因斯坦曾经说过：“我自己不过是自然的一个极微小的部分”，他把一切献给了人类从自然界获得自由的征程，最后连自己的骨灰也回到了大自然的怀抱。但是正如英费尔德第一次与他接触时所感受到的那样：“真正的伟大和真正的高尚总是并肩而行的”，爱因斯坦的伟大业绩和精神永远留给了人类。
爱因斯坦——世界为他喝彩
"人们都发疯了，可明天，也许就会把我忘到脑后。人人都谈我，可谁也不理解我。"
　　在爱因斯坦完成相对论的研究以后，他病倒了。1916年这年，他写了10篇论文，劳累过度。加之与米列娃长期分居，缺乏很好的照顾，爱因斯坦的身体越来越差。爱因斯坦的医生极力劝说他去瑞士疗养。但他觉得在没有与米列娃解决情感矛盾的情况下去瑞士是不合适的，他拒绝了医生的劝告。
　　在得病的这段时间，爱因斯坦多亏得到了艾尔莎的照顾。艾尔莎比爱因斯坦大3岁，她的父亲是赫尔曼的堂兄，她的母亲和波林是姐妹，所以，她既是他的堂姐，也是他的表姐，从小他们俩就很要好，后来她嫁给了一个商人，生了两个女儿，离婚后就带着两个女儿住在柏林。
　　病中的爱因斯坦，确实从艾尔莎那儿得到了从米列娃那儿得不到的温情。他躺在病榻上，这位幼时的伴侣坐在身边替他织毛衣。艾尔莎操着一口他们共同的方言，讲起话来带"儿"音，就像小河在汩汩地流。
　　在艾尔莎的精心护理下，他的身体明显康复。
　　1918年秋，德国的战争使国内再也支持不下去了，柏林发生了士兵和工人的起义，推翻了帝制，德意志帝国完蛋了，共和国成立了。爱因斯坦非常兴奋，他怀着激动的心情看着这场革命的发生，欢呼军国主义、官僚政治的死亡和共和国的诞生。
　　战争结束后，爱因斯坦去瑞士探望米列娃和孩子，与米列娃办理了离婚手续。回到柏林后不久，他便与艾尔莎结了婚，这年爱因斯坦40岁，艾尔莎43岁。艾尔莎的女儿与他们一起居住。
　　婚后，他们将母亲波林接来柏林。波林长期辛苦操劳，落下了重病，但仍然热爱生活，表现了乐观、活跃的精神。第二年，她去世了。
　　战争结束后，科学家们的实验、考察工作又积极地开展起来。爱因斯坦关于光线在太阳引力场中偏转的理论可以开始观测检验了。
　　爱因斯坦的《广义相对论的基础》发表后，通过中立国荷兰传到了英国。英国科学家爱丁顿看到后，立即准备测量光线的弯曲，验证这一理论。测量光线的弯曲，就要在日全食时对太阳拍照，看照片上显示的宇宙背景中恒星的位置与原先认定的恒星位置之间有没有位移，从而得出光线经过太阳引力场时的弯曲情况。战争还没结束，爱丁顿就为观测1919年5月29日的日全食作了准备。
　　1919年春，准备工作完毕，奔赴巴西索布腊和西非普林西比的两支考察队出发了。
　　几个月后，两支观测队回到英国。日全食的照片表明，太阳背景上金牛星座的星光路线在经过太阳附近时发生了弯曲，弯曲的度数与爱因斯坦计算的结果一致。
　　荷兰物理学家洛仑兹起先不相信狭义相对论，后来与爱因斯坦成了好友，他给爱因斯坦打来一份电报，告诉他观测的结果。爱因斯坦看了非常高兴，然后就把电报放在窗台上。这时，有个学生来见他，爱因斯坦就和他讨论起来。突然，他停了下来，拿过电报说："看看，也许你会感兴趣。"
　　学生激动起来："广义相对论被证实了！"这对它的主人有多么重大的意义，可教授看上去毫不动容呢！爱因斯坦说："我知道这个理论是对的。"学生进一步问："假如没能得到证实，那会怎么样呢？"爱因斯坦说："那我将为亲爱的上帝感到遗憾。"
　　1919年11月6日，英国皇家学会和皇家天文学会召开联席会议。人们早已非正式地知道了观测的结果，会场的气氛很特别。当与会者抬头看见悬挂的牛顿像时，更觉得有种异样、难述的感情。
　　会议一开始，会长汤姆逊就急切地致词："这是牛顿以来关于万有引力的最重大的成果。爱因斯坦的相对论是人类思想中最伟大的成就之一。"
　　这项科学奇迹注定爱因斯坦成为全人类心目中的科学圣人。而我们从相对论的命运中还可以看到另一个"奇迹"：狭义相对论，连学童也能弄懂，可当时许多物理学家却不相信、不容忍；广义相对论，当时全世界的科学家也没有几个人能懂，而全世界的人都崇拜它。
　　1919年11月7日，早晨一打开门，爱因斯坦发现自己成了世界名人了。
　　《泰晤士报》将川流不息的记者、摄影师引到了哈伯兰大街5号爱因斯坦家。
　　谈话、采访、拍照、没完没了的追问、故作深刻的对话、添油加醋的渲染，还有廉价的吹捧，把爱因斯坦全弄糊涂了，也弄得紧张万分。
　　爱因斯坦不无感慨地说："我最凶恶的敌人还是邮递员，我已摆脱不了他的奴役了！"
　　那真是可怕的场景！
　　每天早班邮件一到，围攻就开始了。他会收到成百上千封讨照片、讨亲笔签名的信。许多信封上连地址也没有，只有"阿尔伯特•爱因斯坦收"几个大字。也有一些讨论科学问题的信。有人请他解释空间怎么会弯曲，有人请他证明宇宙怎么能有限，有人请他说明时间怎么能像橡皮筋似地拉长缩短。每个人都只有一个小问题，只要教授花费一分钟时间回答。也有请求帮助的信：一个青年学生没有考上大学，请教授在教育部说说情；一个青年发明家的新发明被埋没了，请教授在科学院里讲几句话；一位年轻妇女作为"天文观察者"自荐效力；更有趣的是，有一个人要赠送给他一把价值15000马克的意大利小提琴，爱因斯坦怎么也不愿收下；也有的是要利用他来赚钱，一个烟商准备生产一种爱因斯坦牌香烟，好莱坞一家公司请他去拍电影。
　　怀着各种目的和心情而来的人潮使爱因斯坦产生了一种莫名其妙的痛苦。他说："人们都发疯了，可明天，也许就会把我忘到脑后的。人人都谈我，可谁也不理解我。"
　　爱因斯坦向普通人说清楚相对论，的确不是件容易事。有时，他近于认真地说："简单地讲，就是这样的，过去按牛顿的理论，如果由于什么奇迹，宇宙中的所有物质都消失了，那么，最后还剩下时间和空间；而按照相对论，如果物质都没有了，时间和空间也就没有了。"
　　而在给《泰晤士报》写稿时，他半幽默半对社会偏见挖苦地说："今天，在德国我被称为'德国科学家'，在英国我是'瑞士犹太人'。而有朝一日我成了一个令人讨厌的家伙时，英国人就会称我为'德国科学家'，德国人则会称我为'瑞士犹太人'了。"
对现在的爱因斯坦来说，最珍贵的就是能像一个平常人那样平静地生活。而对他稍有些了解的人，也能发现这个科学伟人确是一个真诚、朴素的人。
　　在家中，艾尔莎操持家务的能力很强，地毯、壁挂、窗帘，干干净净。不谐调的是爱因斯坦经常光着脚就套上了皮鞋，甚至就这样去客厅见客人。在大街上，他经常穿的服装是运动装，这对路人来说，服装与主人的身份也不谐调。而赴宴的时候，有时他就穿着便装来了。
　　出门旅行回来，满满出去的箱子就空了一半，那空出来的东西呢，他自己也不知道扔到哪个旅馆里了。艾尔莎常常为此抱怨。
　　这一次，爱因斯坦回来后，艾尔莎惊喜地发现，箱子里整整齐齐，一件东西不少?quot;是谁帮你整理的，阿尔伯特？"
　　他得意地笑了："没有谁。"停了一会儿，他接着说："我根本就没打开它。"他要换的衬衣都是从商店里买的，此时身上的那件比他应穿的大了3号。
　　有一次，比利时王后邀请他去作客。爱因斯坦与比利时王后有很深的交情，他习惯称他们为"王家"，好像他们姓王一样。为迎接他，王后向车站派了一个欢迎团。可欢迎团等了一个多小时，始终没有等到客人，他们沮丧地回到王宫。这时，爱因斯坦左手抱着小提琴，右手提着箱子，正向王宫大门走来。他下了火车，出了车站就自己直接来了。
　　爱因斯坦与弹得一手好钢琴的王后等人愉快地演奏了一下午的乐曲后，就留在王宫吃晚饭。晚上只有鸡蛋、菠菜几种简单食品，这显然是为了取悦客人。比利时王宫是令爱因斯坦感到愉快的地方。
　　爱因斯坦向往和喜欢的另一个地方是荷兰海滨的莱顿。莱顿大学的物理学掌门人是洛仑兹。洛仑兹退休后，继承他的是埃伦费斯特。洛仑兹开始曾反对相对论，但和爱因斯坦相识后，热情、坦诚的爱因斯坦打动了他，他喜欢上了这个年轻人。埃伦费斯特与爱因斯坦相识多年，他们俩是天生的一对，从思想、感情到爱好都相似，成为挚友。
　　爱因斯坦经常去莱顿大学讲课，他更喜欢在埃伦费斯特家作客。在这里，他心情舒畅，可以像孩子一样娱乐。晚上，与主人一家演奏巴赫的小提琴、钢琴二重奏，埃伦费斯特操钢琴。埃伦费斯特夫人为他放了一张桌子，摆有牛奶、干酪、饼干和水果。
　　爱因斯坦快活极了："有了这些，我还需要什么！"
　　一个夏季的傍晚，爱因斯坦和埃伦费斯特正在轻松地讨论，突然，电话响了：荷兰女王夫妇和王太后晚上要参加一个典礼，听说著名的爱因斯坦教授正在莱顿讲学，很想见见他。这下可忙坏了埃伦费斯特夫人，埃伦费斯特的礼服压在箱底，爱因斯坦的则远在800公里之外的柏林。她到处打电话，找朋友借衣服。于是爱因斯坦穿了一身借来的紧巴巴的礼服，埃伦费斯特的礼服也是皱巴巴的。两人在典礼上呆了一会儿就想溜走，被王宫侍从?quot;抓"住了，王太后要见他们。
　　王太后笑着说："到底抓住你们了，教授先生。你们不会拒绝和一个老妇人握握手吧？"
　　

杨鸿智

1919年11月9日后，世界各地的请帖潮水般地涌来。出访荷兰后，爱因斯坦风尘仆仆，从一个首都赶到另一个首都。他到处作关于相对论的演讲，也到处呼吁和平、宽容与理解。
　　1921年春天，爱因斯坦踏上了访美的旅途。当鹿特丹号船抵达纽约港时，照例是大群的记者在码头等候着他。
当纽约市长走向船边舷梯时，他看到了一个更像是艺术家的人，爱因斯坦的手里提着小提琴。纽约市民在街道两边向他欢呼，哈定总统在白宫会见他。
　　在波士顿演讲时，他给人留下了有趣的印象。
　　当有人问他声音的传播速度时，他想了一下："对不起！我想不起精确的数了。"他接着说："不过，哪一本物理手册里都能查到，没有必要非记住不可。"
　　他还到普林斯顿大学讲学，他似乎从此开始了与普林斯顿这个小城的缘分。
　　有一次爱因斯坦在美国，与卓别林在一起，受到了人们的狂热欢迎。卓别林说："人们欢呼我，是因为理解我；人们欢呼你，是因为不理解你。"
　　在离开美国的归途中，爱因斯坦应邀在英国伦敦短暂停留。要知道，爱因斯坦推翻和发展的理论的主人牛顿正是令英国人骄傲的英国人；而且，德国是刚结束不久的第一次世界大战中的敌对国：所以，当爱因斯坦走上伦敦大学讲台时，会场是沉默的，没有往常的热烈，英国人有种冷漠和隔阂的情绪。然而，渐渐地，随着演讲的进行，英国人被这个质朴、真诚的科学家打动了。当演讲结束时，全场起立鼓掌、欢呼。
　　在伦敦，爱因斯坦来到威斯敏斯特大厅谒拜了牛顿墓，向这位伟人献了花圈。
　　爱因斯坦来到了法国，人们更要为此紧张一些。德国与法国间的世仇似乎更深些。
　　第一次世界大战后，爱因斯坦是第一个在法国公开露面的德国人。为了安全起见，法国物理学家朗之万到国境线来迎接爱因斯坦，并提醒他可能会有极端民族分子和排犹主义者来围攻。果然，警方通知说，巴黎车站外聚集了不少的人，他们便在巴黎郊区提前下了车。后来知道，那是一群年轻的大学生，他们是来欢迎爱因斯坦的。
　　在返回德国的那一天清早，爱因斯坦访问了法国东部备遭战争破坏的城镇和乡村。面对颓垣残壁，他再次流露出对战争的无比憎恶，表示应不惜一切代价消灭战争；并极力谴责威胁人类文化基础的法西斯主义。爱因斯坦对陪同他的郎之万等沉痛地说：
　　"每一个德国学生，不，全世界每一个学生，都应该到这里来看看。他们会看到，战争有多么丑恶、可怕?quot;
　　1922年，爱因斯坦到远东访问印度、中国、日本等国。在上海，爱因斯坦受到知识文化界的热烈欢迎。大学生们欢呼着把他抬了起来。爱因斯坦了解了孔子的思想，他曾对这位古代圣人产生深深的敬意，这也是他对中国悠久文化传统的敬意。
　　在上海时，爱因斯坦得到消息，他获得了1921年的诺贝尔物理奖。
　　诺贝尔奖金授予爱因斯坦的问题已酝酿多年，但由于当时有不少人对相对论有偏见，直到1922年秋天，瑞典科学院才决定回避相对论的争论，授予爱因斯坦1921年度的诺贝尔物理奖，并称此奖是奖励他在物理学尤其是光量子方面的研究成就。对此，爱因斯坦既豁达又嘲讽地哈哈大笑。
《论坛反应与交流》
《佛山市一健康论坛 →  健康讲座、医学交流》
清枫：好齐全，我小时候很喜欢看关于爱因斯坦的书，但是这一节看到了我在那本书上看不到的知识

杨鸿智

第42篇  后现代科学（3）— 爱因斯坦《相对论》浅说
作者：
中国医药信息学会北京分会后现代理论医学专业委员会主任委员杨鸿智
说明：
作为一名医生，我们会感觉爱因斯坦《相对论》离我们太遥远了。不可能理解，也没有必要去理解。但是，如果我们真的了解了《相对论》所说的宇宙的复杂性以后，我们就可能感觉到，我们用简单的物理化学来说明生命是否有点太幼稚了？当我们有了这样的感觉的时候，我们就会知道，爱因斯坦《相对论》离我们有多么近。当然，我们还是要承认现实，因此我这里选择了一篇为中小学生读者写的科普文章。了解的具体深度是不重要的，重要的是我们应该去了解这个知识。下面请看文章原文。文章来源于网上。（具体网站没有记录）

    爱因斯坦提出相对论原理已经快一个世纪了。它的这一理论曾被当时很多人认为纯粹是一种怪诞的异想，而现在早已成为现代物理学的奠基石。就象没有分子和原子的概念，现代物理学不能存在一样，没有相对论，现代物理学也不能存在。没有相对论，大量的物理现象将不可能得到解释。粒子加速器的设计和原子反应的计算，都是建立在相对论的基础上的。相对论的建立是现代物理学最伟大的成就之一。
    但是遗憾的是，相对论的原理除了少数专业人员，却很少有人知道，特别是对我们的中小学生读者，这一理论则显得格外艰深。
    我们希望我们正在刊登的这篇文章能够简明而通俗地向少年读者介绍有关相对论的一些基本原理。也希望读者不要认为相对论就是主张世界上一切物体都是相对的。相反，读者肯定会发现，象任何其它正确的物理学理论一样，相对论告诉我们，客观真理是不以任何人的意志和趣味转移的。当摆脱了一切关于空间、时间和质量的陈旧观念之后，我们就会对世界的真正本质有更加深入的洞察和理解。
1. 我们常见的相对现象：是左还是右
    我们都知道，天安门城楼前面是一个大大的广场，假如有人问你：天安门是位于广场的哪一边——左边还是右边？你很难马上回答好这个问题。如果你面朝东方，那么，天安门是在左边；但是，如果你面朝西方，天安门是在右边；而如果你面朝南方或者北方，则天安门既不在左边也不在右边。也就是说，在回答这个问题之前，你必须明确一个相对的方向。说一条河流的右岸，这个说法是正确的。因为这是由河流水流的方向来决定的。同样，我们可以说，汽车沿公路右边行驶。因为车辆的来往可以表示一个相对的方向。因此，“左”和“右”是一个相对的概念。而且只有在一个特定的方向作为根据的情况下，这一对概念才有意义。  
    《现在是白天还是黑夜》
    对于这个问题的回答只能以地点或者位置而言。当北京是白天时，而纽约却是黑夜，这是毫无异议的。仅仅说白天或者黑夜就是相对的概念，因为不指出具体的地点，你是不能回答这个问题的。相对的现象看来似乎是绝对的
    当我们观察某一物体时，如果稍微改变观察点，角度也就随之产生相应的改变。由于这种情况，角度法常被用于天文学。星图表明星球之间的角距，即从地球上观察其它星球之间的距离时的角度。无论我们处于地球上的任何位置和任何不同的观察点，我们观察到其它星球之间总是处于同样的距离，这是由于我们与这些星球之间有着极大的、甚至是难以想像的距离。同如此巨大的距离相比，我们地球上从一点到另一点移动的距离就显得微不足道了，因而我们就很容易忽视它。在这种情况下，这些不同的角距就会被认为是绝对的。如果我们将观察点所处的范围扩大到像地球绕太阳旋转的轨道这样大的空间，那么从不同的观察点所观察到的结果，其变化就相当可观了。但是，这一变化还不是非常显著的。如果我们把观察点移到另一个星球上，比如说，移到天郎星上，情景就会彻底改变。这时所观察的角度都将和原来的观察角度绝然不同了。而且我们还会发现，那些远离我们的星球之间的距离，有些比我们从地球上观测到的它们之间的距离近了，而有些星球之间的距离则更远了。
    《绝对的现象实际上却是相对的》
    我们常说“上”和“下”。那么，这两个概念是绝对的还是相对的呢？不同的时代，人们对这一问题会给以不同的回答。当人类还处在不知道我们的地球是圆的，而把他设想为一个扁平的锅饼似的东西的时代，垂直方向被认为是一个绝对的概念。那时人们设想，在地球表面的任何一点上，垂直方向总是相同的，因而也就把“上”和“下”说成是绝对的是很自然的事了。后来，当人们发现地球是圆的，于是“垂直是绝对的”这一概念也就自行淘汰了。的确，由于地球是圆的，垂直线的方向实质上是由这条垂直线通过的地球表面某一点的位置而定。处于地球的不同点，垂直方向也将不同。自然，“上”和“下”这两个概念因此而失去任何绝对意义。
    《任何一句话都有意义吗？》
    显然不是这样。即使我们以严格的语法规则将几个词组合起来，这种组合的结果也可能是毫无意义的。例如：“水是三角形的”这一句话根本是荒缪的。但是，不是所有的荒谬都是显而易见的，情况往往是这样：一种初看起来很有道理的说法，经过仔细研究之后，就会发现是错误的。
     《违背“常识”》
    上面谈的情况今天对我们来说已是十分明显的，根本不会有任何怀疑。尽管如此，我们由历史得知，人类并不是很容易就认识到“上”和“下”的相对性。如果人们对日常生活中经历的相对现象没有明确的认识，就很容易将某些纯粹主观的感觉，认为是普遍真理或一般规律（关于“左”和“右”的关系就是这样）。让我们再回顾一下历史。反对地球是圆的这一事实的某些谬论，是从中世纪流传下来的。那时有人提出这样的质疑：如果说地球是圆的，人们怎么能倒着身体走路呢？这种说法显然是错误的，因为他忽略了垂直方向的相对性，而垂直方向的相对性是基于地球是圆的这一客观真理。如果我们认识不到垂直方向的相对性，而把它看作是绝对的，那么，在北京的人就会认为在纽约的人都是倒身体走路的；同样，在纽约的人也会认为在北京的人也是倒着身体走路的。这样说是毫不矛盾的；因为垂直方向实际上并不是绝对的概念，而是相对的概念。只有我们涉及到地球表面上相距相当远的两点时，如北京和纽约两地，我们才会感到垂直方向的相对性的真正意义。另一方面，如果我们把相隔很近的两点（比如北京的两幢房子）加以考虑的话，我们就有理由说，所有同着两幢房子分别垂直的线是相互平行的。在这种情况下，垂直就是绝对的了。上述情况表明，在我们地球上，只有当涉及到整个地球表面积这么大的区域时，使用绝对垂直这一概念，才会导致荒谬和矛盾。上述情况的讨论结果又表明，我们在日常生活中使用的很多概念都是相对的。这些理论也表明，只有我们规定出具体的观察条件，这些概念才有意义。

2. 空间是相对的
    《位置的相对性》
     正如我们在上一节介绍的那样，人们在言谈中，总是喜欢运用绝对的概念，但实际上这种概念是没有意义的。同样的道理，宇宙空间的位置，这一概念是相对的，当我谈论一个物体在宇宙空间的位置时，我们的言下之意总是指该物体与另外一些物体的相对位置。如果没有其它物体，这种说法是没有什么意义的。例如，当我们说：有两颗星球在天空中重合，这个说法同样包含着相对意义。只有具体说明这个现象是从地球上观察到的，这种说法才有意义。
    《物体的运动》
    随之而来的问题是：物体在空间的移动。这一概念同样也是相对的。如果我们说，某一物体移动了，我们是特指它与其它物体的相对位置改变了。如果我们从不同的两个位置来观察同一物体的运动，我们会发现这一物体有着不同的运动方式。例如，一个人从正在飞行的飞机上抛下来一块石头，对这个人来说，石头是沿着直线落向地面的，但对站在地球上的观察者来说，则是一条抛物线。那么，这块石头究竟是怎么运动的呢？这样的一个问题其实没有多少实际意义。一个物体沿着抛物线运动的轨迹形状同样也是相对的。这个道理和古诗中描写从不同角度观看庐山一样： “横看成岭侧成峰，远近高低各不同”。

杨鸿智

    《定义静止状态》
    外力能够影响物体的运动。对于这种外力进行深入的观察和研究，我们就会对这一现象有一个全新的认识。假设在我们面前，有一个不受任何外力作用的物体。由于我们的观察点不同，这一物体就会以完全不同的方式运动。十分明显，当物体处于静止状态，对于观察者来说，自然是最适宜的。这样我们就可以不考虑一个物体相对于其它物体的运动情况，给静止状态下一个定义：一个不受任何外力作用的物体处于静止状态。
    《参照系与惯性系》
    运动和静止都是相对来说的。要说明一个物体的运动情况，必须选定另一物体作参照，这种用作参照来说明其它物体运动情况和位置的物体，通常叫做参照物体，也叫参照系。我们已经知道，运动和静止都是相对而言的。但是，经典物理学认为存在着“绝对静止状态”。为了得到这样的状态，设想使一个物体尽可能远离那些可能作用于它的其它物体，作为参照系来观察和研究运动的特性。我们把这样的一个参照系叫做“惯性系”。如果在另一参照系里观察到的物体运动与我们在惯性系里观察到的物体运动方式不同，那么，我们就有理由说，那个参照系本身是运动的。
    《火车在运动吗？》
    假如当一个参照系由于外力的作用而运动，在这个参照系里物体的运动规律会发生改变吗？要回答这个问题，现在让我们坐上一列作匀速直线运动的火车。如果你向空中抛一个球，你的手仍在远处不动，这个球仍然会落到你的手上，并不会因为火车的运动而斜落到别处。这种情况与在静止火车上观察到的情况是相同的。当火车的速度有增减时，情况就不一样了。如果作匀速直线运动的物体改变方向，我们也会马上感觉到。火车突然向右转弯，车上的人会向左倾，如果突然向左转弯呢？车上的人就会向右倾。总之，我们可以作下面的结论：一个做匀速直线运动的参照系，同一个惯性系（处于静止状态的参照系）相比较，我们很难发现在他们中的物体运动情形有什么不同。但是，一旦运动着的参照系的运动有所改变（加速、减速或者改变方向），这种变化立即就会对其中的物体产生作用。     
    《静止状态永远消失了》
   前面我们由实践证实了一个做匀速直线运动的参照系，对其中的物体并不会产生任何影响。这一令人惊异的事实，迫使我们必须修正我们对静止状态这一概念的解释。这就是静止状态与匀速直线运动状态并无不同。因此可以认为：相对于一个惯性系而作匀速直线运动的物体是处于静止状态的。这就告诉我们，绝对静止状态是不存在的。但另一方面，却存在着无数各种不同的“静止状态”。这就是无数相互相对作匀速直线运动的、处于“静止状态”的参照系，只是其运动速度不同罢了。所以，静止状态是相对的，而不是绝对的。既然静止状态是相对的，那么每当我们观察某一物体时，必须指出，该物体是相对于哪一物体处于匀速直线运动。因而我们不能把运动作为一个绝对的概念。对于运动和静止的关系的观察和探讨，使我们明白了自然界的一条重要规律：在两个处于相对匀速直线运动的参照系里，物体的运动规律是相同的。这一规律通常叫做相对性原理。
    《惯性定律》
    运动的相对性原理表明：一个不受外力作用的物体，可以处于静止状态，或者处于匀速直线运动状态。物理学家把这种现象叫做惯性定律。但是在我们的日常生活中，这一定律往往被掩藏在某些现象背后，只是我们不能直接而明显地认识它。根据惯性定律，一个处于匀速直线运动状态的物体，甚至在没有外力作用的情况下，它应永远保持其运动状态。但是我们的观察表明，如果一个物体不受外力的作用，它必然处于静止的状态。解释这个谜的关键在于这样一个事实：通常我们看到的物体，都受着某种外力的作用，这就是摩擦力。摩擦力破坏了观察惯性定律所需要的条件，这个条件就是必须没有任何作用于物体的外力。运动相对性原理的发现是人类最伟大的发现之一。没有这一原理的发现，物理学根本不可能发展到今天的情况。
    《速度也是相对的》
    根据运动的相对性原理，如果并不指出某一物体是相对于某一参照系，而只是说，该物体以一定速度作匀速直线运动，那么这就是一个没有意义的概念。
    于是我们发现，速度也是一个相对的概念。如果从不同的参照系来观察同一物体的运动速度，就会得出不同的结果。然而速度的每一种变化，无论是由加速、减速或者方向改变而引起的变化，从意义上却都是绝对的，而并不因我们观察时所处的不同参照系而有所不同。
3. 光的悲剧
    《光的传播并不是瞬时的》
    我们已经讨论了运动的相对性以及可能有无数个惯性系的存在，在这些惯性系里，物体运动的规律都是相同的。但是，还有另外一种运动，乍看起来同我们建立的原理是矛盾的。这就是光的传播。光的传播速度是每秒30万公里，这一巨大的速度对于我们来说是难以想象的。这是因为我们通常熟悉的速度要比光速小得多，他们之间的差异非常悬殊。例如，在我们知道的与之有关的物体运动中，地球绕太阳旋转的速度是很大的，但尽管如此，地球旋转的速度也只不过是每秒30公里而已。
    《光速可以改变吗？》
    光传播的巨大速度，其本身也不是什么奇特的现象，但令人惊奇的是光速的永恒不变性。我们能够人为地加大或者减低一个物体的运动速度，甚至可以增减枪弹的射速。我们只需要在子弹前方，放置一个沙箱，子弹穿破沙箱后，其速度就会减低。光传播的情况就不同了。让我们在一束光线通过的途中，放置一个玻璃盘子。因为光通过玻璃的速度，要比在真空中传播的速度小。按常理说，这样一来，这束光传播的速度就会降低，但是，光线通过玻璃以后，它又恢复每秒30万公里的速度。子弹的速度主要由于枪内的构造和弹药的特性来决定。而对于光来说，不管是什么光源，光的速度总是相同的、不变的。由此我们知道，光在真空中的传播有其非常重要的特性，即光速不可能加大或者减小。

     《运动的相对性原理会被动摇吗？》
    光在真空中的传播特性，同运动的相对性原理之间似乎产生了矛盾。设想有一列以每秒24万公里飞驰的火车，我们乘上这列火车的第一节车厢，在最后一节车厢里同时打开一盏电灯。这时测量电灯光从车厢一端向另一端传播所需要的时间，我们很容易推断出一种“奇特”的现象。相对于每秒24万公里的火车来说，光看起来仅以每秒30万-24万=6万公里的速度传播。这似乎是光必须追赶第一节车厢。如果，位置相反，我们在火车的第一节车厢安置一盏电灯，并测量出光到达尾节车厢所需的时间，这时的速度就是24万+30万=54万公里。于是在一列运动的火车上看起来，光传播的方向不同，其速度也不相同。而在一列静止的火车上，光传播的方向不同，速度却是相同的。子弹运动的情况完全不同。假如在运动的火车上打枪，不管子弹运动的方向同火车运动的方向相同还是相反，相对于火车子弹的速度总是不变的。事实是这样的：子弹的速度是由枪的射速决定的，而光的速度却并不会因为灯泡的运动情况而改变。由此我们似乎可以得出这样的结论：光的传播速度同运动的相对性原理相矛盾。相对于运动的或静止的车厢，子弹的射速都是相同的。而在一列以每秒24万公里的速度飞驰的火车上，光传播的方向同火车运动方向相同时，光的速度是在静止火车上的1/5。而当光传播的方向同火车运动方向相反时，光的速度是在静止火车上的1.8倍。这同我们在上一节所介绍的相对性原理是完全不同的。

    《由实验做出决定》
     面对这一矛盾怎么办呢？在提出这一情况的看法和意见之前，先让我们考虑下面的这样一个情况：光的传播同运动的相对性之间的矛盾完全是来自人们的主管臆造。必须承认，这一主观臆造在某种情况下，还是很有说服力的。但是，如果我们仅仅相信主观推断，就会成为那些试图从脑袋里生成自然规律的古代哲学家。按照这样的方法去解释世界，有朝一日，客观世界将成为一个面目全非的东西。实验是一切物理理论的最高鉴定者。因而我们不应把自己束缚在空泛的议论与想象之中，因而必须投入到实验的实践中去。实验将会表明，在这种情况下，光实际是如何传播的。我们的实验将因为这样的事实变得比较方便：我们自己生活的地球就是一个运动的物体。地球绕着太阳转，它的运动不是直线的，因而相对于任何惯性系，它不可能处于恒久的静止状态。与一个参照系相对而言，地球在二月是静止不动的。但到了七月，地球又肯定是处于运动之中了。这是因为地球绕太阳旋转的方向改变了。实际上，我们在地球上研究光的传播，是在一个以每秒30公里的速度运动着的物体上进行的，这一条件对我们的研究起着不可忽视的影响。前面我们讨论过光在一列运动中的火车上传播的情形。那么我们的地球是否和这一运动中的火车一样呢？我们曾设想，那列火车作匀速直线运动，而地球却是沿着圆形轨道运动的。尽管如此，我们还是可以把地球看作是做匀速直线运动。从观察的的观点考虑，这其中存在误差，但这一误差是极其微小的，甚至小得很难观测出来。既然我们把地球比作火车，我们自然会想到：光在地球上的传播情形应该和光在火车上的传播情形相同，即光沿不同的方向传播，其速度不同。

杨鸿智

    《相对论被证实》
    1881年，美国实验物理学家A•麦克尔逊作了关于上述问题的实验。A•麦克尔逊以高度的准确性测量了光沿着不同方向传播的速度数值。为了探测预想中的微小差别，A•麦克尔逊使用了非常精确的实验设备，他的实验精确性很高，他测量出来的速度差别比预想中的差别要小得多。A•麦克尔逊的实验，以后在不同的条件下又作过多次。他的实验得到了出乎预料的结果。在一个运动着的参照系里，光的传播情形同我们在前面推想的恰恰相反。A•麦克尔逊发现，在地球上，光向任何方向传播，其速度都是相同的、不变的。在这一意义上，光的传播使我们联想到子弹的飞行。前面我们曾经设想，在一列运动中的火车上，子弹运动同火车的运动无关。同车厢相对而言，子弹向任何方向运动，其前进速度是相同的。于是，A•麦克尔逊的实验证明：同我们的推想恰恰相反，光的传播同运动的相对性原理并不矛盾，而是完全符合运动的相对性原理。这也就是说，我们在前面“运动的相对性原理会被动摇吗”一节中所作的推理是完全错误的。
    《为什么犯错误？》
    我们已经摆脱了光传播的规律同相对性原理之间令人不快的矛盾。当然，这种矛盾是由于我们错误的推想而造成的，而不是真正存在着矛盾。为什么会犯这样的错误呢？从1881年到1905年，几乎经历了四分之一世纪，物理学家们为了这个问题绞尽脑汁。但是他们对这一问题的一切解释，都不可避免的导致理论与实践之间的新的矛盾。在相继出现的各种解释中，一切无视A•麦克尔逊实验所取得的意想不到的结果，而坚持与其持相反观点的，都将归于失败现在，不妨让我们总结一下。A•麦克尔逊的实验进一步证实，运动的相对性原理不仅适用于一般物体的运动，而且也适用于光的传播，因而也适用于一切自然现象。我们已经注意到，速度的相对性直接源于运动的相对性这一理论。相对于运动中的不同参照系的物体，其运动速度不同。但是，每秒30万公里的光速，在任何参照系里都是相同的，因此光速是绝对的，而不是相对的。
4. 时间是相对的
     《确实存在矛盾吗？》
    乍看起来，似乎我们在讨论一个纯粹逻辑上的矛盾。光沿任何方向传播而速度不变，充分证实了相对论的正确性，而同时，光速本身则是相对的。让我们回顾一下中世纪人们是如何对待地球是圆的这一事实。因为中世纪的人们认为，如果地球是圆的，一切物体都会从地球表面“滚落”下去。对于他们来说，地球是圆的这一概念是同地心引力相矛盾的。但是我们完全知道，这里根本不存在任何矛盾。道理很简单，因为“上”和“下”这两个概念是相对的，而不是绝对的。光的传播同样如此。要在运动的相对性和绝对性之间的寻找逻辑上的矛盾是徒然的，也是毫无意义的。当我们提出另外一些假定，矛盾就出现了。这就象中世纪的人们认为“上”和“下”是绝对的概念，而拒绝承认地球是圆的一样。他们这种荒诞的概念源于实践经验的缺乏。那时，人们很少有长途旅行的可能。他们只能了解地球表面很小区域的一些情况。显然，同样的情况也可出现在我们面前：由于我们的实践经验不足，只是我们把一些相对的现象，误认为是绝对的。这些现象是什么呢？为了发现我们的错误，今后我们只能接受有实验证实而确定的那些正确的假想。
    《在一列火车上》
    设想有一列长540万公里的火车，以每秒24万公里的速度作匀速直线运动。假定于某一规定时刻，打开火车中部的一盏灯。再设想，当灯光达到火车首尾的两个车厢时，车厢的门都立即自动打开。这时火车上的人将看到什么现象呢？在回答这个问题时，我们只承认由实验而得到的数据。在火车中间的人将看到下列现象：根据麦克尔逊的实验，由于相对火车而言，光向任何方向传播的速度是相同的，即每秒30万公里。那么光在9秒后同时到达首尾两个车厢。首尾车厢的门也同时打开。相对月台而言，光也以每秒30万公里的速度传播。但是，尾节车厢是迎着灯光运行的。所以灯光是在2700000/（300000+240000）=5秒后与尾车厢相遇。而对首节车厢来说，灯光是在追着它传播的。所以灯光需在45秒之后才能到达首节车厢。对于月台的人来说，首尾两节车厢的门似乎是在不同的时刻打开的，即尾节车厢的门先打开，而首节车厢的门则是在40秒之后才打开。于是，对于在火车上的人来说，首尾两节车厢的门的打开是完全同时的，而对月台上的人来说，首尾两门的打开却相隔40秒。人们在对这一现象的感觉和理解过程中产生了困难。以常识为依据来否定这一新的现象，当然是很自然的事。而麦克尔逊的实验获得的出乎意料的成果，为物理学家们提供了新的事实，并促使他们不顾“常识”的干扰，去进一步观测和探讨诸如两个事物的同时性这类明显而平凡的概念。
    《时间和空间有相同的命运》
    以前人们认为，从任何角度来看，两个同时发生的现象必然是同时的。然而实验证明这是错误的。因为这个结论只适用于相对静止的参照系。假定有人问我们，两个现象是否真正同时发生，而不涉及任何处于某种状态的参照系。遗憾的是，这样的问题就象并不涉及任何观察点而问两颗行星是否真正处于一条直线上一样毫无意义。事实是这样的：同时性不仅决定于两个现象，而且决定于观察这两个现象时所处的参照系。就象两颗星球是否处于同一直线上，不仅决定于它们的方位，而且决定于观察它们的点。在相对论创立之前，绝对的时空观在物理学中占着统治地位。在时间方面，绝对的时空观认为：时间的量度与参照系的运动无关，也就是存在着与参照系无关的绝对时间。在空间方面，认为空间的量度同参照系的运动无关，也就是存在着同参照系无关的绝对空间。但是，我们发现，时间和空间一样也是相对的，而不是绝对的。所时，“在同一时间”这一概念，正与“在同一地点”一样，都是没有意义的概念。这就是说，必须对一个特定的参照系来论述时间或者空间。如上所述，对于在火车上的人来说，同时发生的两个事件，对于月台上的人来说，就不是同时的，除非我们讲的时间是相对于某一个参照系，否则，关于一个事件发生的时间的说法，就是没有意义的。
    《科学胜利了》
    时间是相对的这一发现，从根本上改变了人们关于自然界的观念。这一发现是人类理智战胜千百年习惯传统观念的伟大胜利，只有象地球是圆的这样的的伟大发现才能与之相比。它是人类思想上罕见的革命性的变化。时间的相对性这一发现，是二十世纪最伟大的物理学家爱因斯坦于1905年为人类科学做出的伟大贡献。1905年，德国的《物理学杂志》相继发表了这位年轻作者的五篇论文。这些论文，给整个物理学带来了一场翻天覆地的革命，并导致了现代物理学的建立。这时，爱因斯坦还只是一个26岁的青年。爱因斯坦的伟大发现，使它进入人类思想巨人的行列，成为象哥白尼、牛顿一样的人类科学史上的伟大的开路先锋。时间的相对性理论与其一系列有关推论，通常被称为狭义相对论。这一理论不应同运动的相对性原理相混淆。
    《速度有其极限》
    第二次世界大战前，飞机的速度远远落后于声速。今天，超音速飞机早已出现。无线电波以光的速度传播。那么，我们能否创造出“超光速”电讯设施来传递信息呢？这是根本不可能的。假如能够以无限大的速度传递信息，那么我们就能够建立这样的一种理论：任何两个时间的同时性是绝对的。如果关于第一事件的无限快的信息同关于第二个事件的信息同时到达，我们可以说，这两个事件发生在同一时刻。这样，两个事件的同时性这一概念，就获得了绝对的特点，而不管与这一结论有关的参照系的运动情况如何。但是，实验证明时间的绝对性是不可能的。由此，我们得出结论：信息的传递不可能是瞬时的。从空间一点传到另一点的信息传递速度，不可能大于某一极值，该极值即为速度的极限。这一速度极限等于光速。存在于宇宙的这一最高速的发现，是人类才智的最大胜利之一，也是人类实验能力的最大胜利之一。相对论表明，最高速度的存在决定于物质的内在本质。假定说，科学技术的发展，可使我们得到比光速更大的速度，这就象下面的说法一样荒唐可笑：在地球表面两万公里以外的地方并不存在任何点，但是，如果有人竟希望有朝一日，当地球上地形发生变迁的时候，在更遥远处发现地球上的新点，这显然是十分荒唐可笑的。正由于光速的最大速度，因而才使光速在自然界中发挥如此特别的作用。光速或者可以超过其它一切现象的传播速度，或者至少同其他现象的速度相同。假如太阳一分为二，形成两个星球，那么地球的运动自然也会发生变化。十九世纪的物理学家们由于不了解自然界里存在一个最高速度，他们很自然会设想：一旦太阳分裂成两个，地球的运动立刻会发生变化。但实际是，光从分裂后的太阳传到地球上尚需8分钟之久。这就是说，在太阳分裂8分钟之后，地球的运转才会开始发生变化。在这一时刻之前，地球仍继续按原来的方式运行。在太阳发生分裂后8分钟内，与太阳有关或发生在太阳上的任何现象，将不会对地球本身或者地球的运行产生任何影响。信息传递的最高速度，当然不会排除建立两个现象的同时性的可能性。我们必须做到的，就是注意观察信息的时间滞差。这就是通常的做法。建立同时性的方法，同这一观念的相对性是一致的。的确，为了减小时间的差别，我们必须将以光速传递的信息发生在两个地点之间的距离进行分割。

杨鸿智

5. 反复无常的钟表和标尺
     《我们再次坐上火车》
    假定我们现在再次坐上爱因斯坦火车，在无限长的轨道上奔驰。在这条轨道上有两个车站，它们之间的距离是864,000,000公里。这列火车以每秒240,000公里的速度前进，需要1小时跑完这段路。两个车站各有一只钟表。一位旅客在第一个车站上车时，按车站的钟对了自己的表。当到达第二个车站时，他却吃惊地发现，它的手表慢了。这是怎么回事呢？为了弄清这个问题，让我们假定，这位旅客在车上点起一只火把，放置在车厢地板上。火把发出的光束很快到达车厢顶壁。在车厢顶壁与火把垂直处，有一面镜子，镜子又将光束发射回到火把上。这时旅客看到光束往返的路线是垂直的。但是，月台上的人看到的情景却很不相同。月台上的观察者看到，在光束从火把到达镜子的过程中，由于火车的运动，光线的传播路线是向后倾斜的。在这一过程中，光束经过的路线是一个等腰三角形的两腰长的和。通过这一事实使我们发现，月台上的人看到光束在这一过程中传播的距离是一个等腰三角形的两腰之和。而火车上的人看到光束传播的距离则仅仅等于这个三角形高的二倍。显然，前者的长度大于后者。另一方面，我们知道，光速是一种绝对速度。对于火车上的人和月台上的人来说，光速当然都是相同的。于是我们就得出结论：从月台来看，光从射出到返回所经过的时间要比从火车上看经过的时间长。
    《自相矛盾的钟表》
    从上面的事实我们很容易计算出这样的结果：从车站上经过了10秒钟，而火车上看仅仅经过了6秒钟。这就是说，根据车站的钟表，如果火车运行一小时到达另一车站，那么按照乘车人的手表，火车仅仅运行了36分钟。换句话说，乘车人的手表要比车站上的钟表每小时慢24分钟。显而易见，这列火车的速度越快，时间滞差就越大。如果将火车的速度提高到接近光速，那么车站上一小时的时间，在火车上的速度就能减小到极小。由此我们得出结论：一切运行中的钟表比静止的钟表要慢。这是否与我们提出问题所依据的相对论相矛盾呢？这是否意味着最快的钟表就是处于绝对静止状态的呢？不是。情况并不如此。因为火车上的钟表和车站上的钟表的快慢，是在完全不同的条件下进行比较的。实际上，这里有三个钟表，而不是两个。这位旅客是根据两个不同车站上的两个不同的钟表来校对他的手表的。相反，如果在这列火车的前后车厢都有一只钟表，当火车飞驰之际，旅客将车站钟表同前后车厢的两只钟表对照时，他就会发现车站钟表所表示的时间，总是落在后面。假定这列火车相对于车站作匀速直线运动，那么，就可以认为火车是静止的，而车站是运动的。自然界的规律对于他们来说都是相同的。当一个观察者相对于它的手表处于静止状态时，他就会发现下列事实：相对于他处于运动状态的钟表，总是比他自己的表快；而且这些运动中的钟表运动的速度越快，它们所表示的时间就越快。这一现象和下面的实例是一个道理：两个站在两根不同电线杆旁边的观察者，都从各自所处的位置来断定他们各自观察电线杆的角度要比对方的观察角度大。
    《步入将来》
    现在让我们假定，这辆爱因斯坦火车沿着一条圆形轨道，而不是直线轨道运行。火车经过一段时间的运行，就会回到它出发的地方。就象我们在前面讨论过的那样，这时乘车的人就会发现他的手表慢了。而且火车运行得越快，它的手表慢的就越多，如果不断增大火车的速度，直至火车运行速度增大到某一数值时，就可能出现这种情况：乘车人仅仅经过了一天的旅程（根据他自己的手表所表示的时间）回到他出发的车站，对于车站上的人实际上确实数年已经过去了。在这一圆形轨道上旅行的过程中，只有两只钟表——火车上的钟表和出发车站上的钟表。上面讨论的问题是否与相对论相矛盾呢？我们可否认为旅行者是处于静止状态，而出发时的车站则是以爱因斯坦火车的速度沿圆形轨道运行呢？如果是这样的话，我们就会得出这样的结论：车站上的人仅仅经过了一天的时间，而火车上的旅行者则度过了数年。这一结论是错误的。下面我们谈谈为什么是错误的。我们已经讨论过，只有当一个物体不受任何外力的作用时，才能认为这一物体是处于静止状态。正如我们已经知道的，两个静止的物体，可以是相互处于匀速直线运动中。这也就是说，两个相互处于匀速直线运动的物体是静止的物体。但是在圆形轨道飞驰的爱因斯坦火车上的钟表，却承受着离心力的作用，所以我们不能认为这只钟表是处于静止状态的。车站钟表和火车上的钟表所表示的时差是绝对的。假如两个人在分别时，他们的表所指的时间是一致的，然后两人又相会了。处于静止不动或以匀速直线运动的人所携带的表就会快，因为这只表没有经受任何外力的作用。设想我们乘上一列以接近光速飞驰的火车。在这列火车上，可以使我们进入将来，但不可能回到过去。为什么不能回到过去，也就是说，为什么不可能看到过去的事件重演呢？狭义相对论告诉我们，物体运动的速度，只能接近光速，而不能超过光速。实际上人们还未发现过比光速更快的运动。例如，我们可以得到高速运动的电子，它们的速度可以接近光速，但从未发现超光速的电子。进入将来只不过从表面看是矛盾的，实际上这是相对论阐述的客观规律。
    《星球旅行》
    宇宙空间有很多离我们远达40光年的星球。我们已经知道，不可能有比光速更快的速度。因此可以得出这样的结论：我们要到达这样的一个星球上去，不可能少于40年的时间。但是这样的一个推论是错误的，因为在做出这样一个推论时，没有考虑到运动中时间的收缩。假定我们乘一艘飞船，以每秒240000公里的速度飞向距地球40光年的一个星球，需要50年才能到达。但是当我们乘上以如此高速飞行的飞船，时间将以10比6的比率收缩，于是我们就只需要30年，而不是50年到达这个星球。我们可以尽量提高宇宙飞船的速度，以至将速度提高到接近光速，以便减少我们到达这一星球的飞行时间。从理论上来讲，将飞行的速度提高到足够的程度，我们能够在一分钟之内到达这一星球，而且再返回地球。但是就在这同时，地球上已经过去了80年。这样一来，从表面上看我们发现了一条延长人类寿命的途径，尽管一个人的年龄是以他自己实际经历的时间而定。所谓延长寿命，只不过是从另外一些人的角度来看的。然而遗憾的是，如果我们对这一问题进行更深入的探讨，就会发现，所谓延长人类寿命这种前景只不过是虚妄的幻象而已。首先，超越地球引力而进入任何可见宇宙领域后，人体不能适应那种长期加速度状态。要将速度提高到接近光速，需要相当长的时间。其次，人类无法承担星际旅行所需要消耗的能量。实际上，即使是宇宙飞船达到比光速还要小几万倍的第二宇宙速度所需要的能量已是非常巨大，而我们设想中的宇宙飞行所需要的巨大能量就可想而知了。
    《长度的收缩》
    我们已经发现，时间并不是一个绝对概念。时间是相对的，而且必须根据观察时间的参照系来确定某一具体时间。现在我们来讨论空间。在讨论麦克尔逊实验之前，我们就已经发现空间是相对的，然而，我们仍然认为体积是物体的属性。物体的这一属性是不以观察它的参照系而转移的。但是，相对论又使我们放弃这一信念。就象由于我们接触的速度总比光速小得多，因而产生了认为时间是绝对的这一偏见一样。我们设想，那列爱因斯坦火车现在要通过一个2400000公里长的车站月台。火车从月台一端到达另一端，按车站钟表需要10秒。但是按火车上乘客的手表，火车通过月台则只需6秒。所以乘客完全有理由得出这样的结论：月台不是2400000公里长，而是240000X6=1440000公里长。这里我们看到，从相对于月台处于静止的参照系来看，月台较长；而从相对于月台处于运动状态的参照系来看，则月台较短。由此可知，一切运动中的物体，沿运动方向而收缩。但是这种收缩根本没有证明运动是绝对的：一旦我们从相对于一个物体处于静止的参照系来观察该物体时，这一物体就有其真实的体积。同样，火车上的乘客会发现月台收缩了，而在月台上的人则会认为这列爱因斯坦火车变短了。这种现象也并不是一种光幻觉。用任何测长仪器来测量，都会得到同样的结果。同这一发现有关，现在必须纠正我们前面做出的关于爱因斯坦火车上前后两门打开时间的结论。在“早”与“迟”这一节里，当我们以月台上观察者的角度，来测算前后两门打开的时间时，我们假定运动中火车的长度与静止火车的长度是相同的。但实际上对于月台上的人来说，火车要短些。同样，根据车站钟表，打开前后门所经过的时间间隔，实际上等于24秒。而不是10秒。当然，这一纠正，对我们前面已经作过的那个结论，并没有实质性影响。从长度的收缩，我们顺便谈一下标尺的收缩。我们要问，飞船飞行的时候，飞船上的标尺和地球上的标尺是一样长吗？我们已在前面讨论过，空间的量度与观察这一量度的参照系有关。所以，在飞船上的尺和地球上的尺是不会一样的。通过火车相对于月台的长度问题的讨论，我们得知：沿运动方向固定在高速运动飞船上的尺，如果由地球上的人来观测，就比飞船上的人观测的长度短。至于长度收缩多少，是与飞船飞行的速度，也就是两个参照系之间的相对速度有关。
    相反，固定在地球上的尺的长度，若由飞船上观察者来观测的话，则沿运动方向的长度不是伸长，也是缩短。由此，我们得出结论：当一个物体对于某参照系是静止的时候，就这个参照系来看，物体长度最大。沿垂直于运动方向时，长度则不发生变化。这种长度收缩的现象是真实的吗？这是不容怀疑的。不但运动的物体沿运动的方向产生收缩，而且收缩遵循着一定规律。这些都已从实际现象中得到证实。我们平时看不到这种收缩现象，是由于在低速缓慢的运动中，这种现象是不显著的。例如，即使物体运动速度达到每秒3万公里，长度的收缩也不过是千分之五。但是当物体运动速度接近光速时，情况就不同了，这时候长度的收缩非常显著。静止的时候，一米长的尺，沿相对运动方向的长度就会收缩成几厘米。如果物体速度变得就等于光速，那么长度就会缩减成零。然而，这是不可能的。这一点也说明了光速是速度的最高限。一般物体的速度，无论如何也不会达到光速的。

杨鸿智

    《反复无常的速度》
    如果在以每小时50公里的速度运行的火车上，一位乘客以每小时5公里的速度朝着车头方向行走。那么相对路轨而言，这位乘客的速度是多少？显然，他前进的速度是每小时55公里。这一回答是根据速度相加定理得出来的。而且我们认为，这一回答毫无疑问是正确的。确实是这样的：火车一小时运行50公里，火车上的人又在这一小时内行走了5公里。于是人一共走了55公里。但是，因为有一个最高速度的存在，所以使速度相加定理不能普遍适用。比如说，爱因斯坦火车上的乘客以每秒100000公里的速度行进，那么相对路轨而言，它的速度就是每秒340000公里，但是由于这一速度超过了光速，所以这样的速度是根本不可能的。于是我们通常运用的速度相加定理，不是在任何情况下都是精确无误的。它仅仅适用于比光速小得多的低速度。在关于相对性原理的讨论中，经常要提出与各种同传统观念相反的论点。速度相加定理，就是我们根据这种表面看来是合理的论点推导出的。根据这一定理，我们将火车在一小时内运行的距离，同乘车人在车上沿火车运行方向一小时内运行的距离相加。但是相对论告诉我们，这两个距离是不能相加的。另外，要求的相对于车站乘车人的前进速度，必须按车站钟表计算出乘车人一小时前进的距离。而要求的乘客在车上的速度，必须使用固定在这列火车上的钟表。我们已经知道，这两处的钟表所表示的时间是大不相同的。由此我们得出这样的结论：接近光速的高速度的相加方式，同我们所习惯的速度的相加方式是很不相同的，我们可以通过实验来观察这一速度相加现象。例如，可以通过观察光在水中传播的速度，同光在静止水中传播的速度与水流速度的和并不相同，而是小于后两者的和。这一发现也要归功于相对论。假如两个速度相加，其中一个速度恰好是每秒30万公里，那么速度相加就会有一种非常特殊的情况出现。我们知道，光速具有永恒不变的特性，因而不必考虑观察这一速度的参照系的运动情况。假如我们将任何一个速度，同每秒30万公里的光速相加，仍会得到每秒30万公里的速度。根据速度相加并不能普遍适用这一现象，我们可以作一简单的比较，来进一步说明这一现象。我们知道，任何一个三角形三个内角的和等于两个直角(180度)。现在设想，在地球表面画一个三角形，这个三角形三个内角的和就会大于两个直角。这是由于地球是圆的，因而这个三角形不是在一个平面上。仅当三角形的面积近于地球表面这样大的面积时，上面提到的两个三角形的不同才能被发现。只有当我们讨论普通速度时，才能运用速度相加的一般原理。这就象测量地球表面的小块面积时，才能运用平面几何学的原理是同样的道理。
6. 质量
    《质量》
　　在一般情况下，物体的质量不因静止或运动而有所变化。一个人在地上站着，质量是60公斤，当他乘上运动的火车，质量还是60公斤。这在低速世界当然是事实的。可是当这个人乘上高速运动的飞船的时候，它的质量却不是60公斤了，而是比60公斤要多。飞船的速度和光速越接近，人的质量变化就越显著。如果飞船速度达到光速，人的质量将变成无限大。当然这是不可能达到的。这也说明，一般物体的速度不可能达到光速。现在我们进一步来讨论这一问题。设想我们要使某一惯性物体以某一确定的速度运动，这就必须将一定的力作用于该物体。如果没有外力，比如摩擦力，来阻滞物体的运动，我们将能按需要来加速物体运动的速度。我们发现，用一定大小的力加速不同物体的运动，使其达到所需要的运动速度，就必须用不同的时间。为了排除摩擦力，我们设想，在宇宙空间由两个同样大的球体，一个用铅做成，另一个用木做成。现在用同样的力作用于这两个球体，直到将它们的运动速度增加达到每小时10公里。显然，将一定的力作用于铅球的时间，比作用于木球的时间要长些。铅球的质量比木球的质量大。在恒力作用下，速度的加大是与时间成正比的。所以质量与加快一个惯性物体运动速度所需时间有关。这就是说，质量同时兼有一定的比例，其比例系数由所加的力而定。
    《质量的增值》
　　质量是一切物体的重要的属性。我们习惯于永恒不变的物体质量，即物体的质量不因物体运动速度的不同而不同。这同我们下面的结论是一致的：在一种恒力的持续作用下，速度的增加与力作用于物体的时间长短成正比。这一结论是基于速度相加定理之上的。但是我们在前面已经证实，速度相加定理不能在一切情况下都适用。比如说，我们用两秒的时间，对一个物体施加一定的力之后，将获得多大的速度呢？我们通常使用普通的速度相加规则求物体的末速度，即把第一秒末的速度与物体在第二秒获得的速度相加，以求得第二秒末的速度。我们可以这样继续不断的加下去，一直到使物体运动的速度接近光速。在这种情况下，速度相加这一陈旧的定理就不再适用了。根据相对论的观点，速度相加定理在这种情况下就无能为力了。如果继续运用这一陈旧定理，我们得到的速度就要比预想的速度小。这就是说，在高速运动中，速度的加大不再同对物体加力的时间长短成正比。换句话说，虽然以同样的时间将一定的力作用于物体，但是物体运动速度的加大率，要比在低速运动中小。出现这种情况是很自然的，因为宇宙间存在一个最高速度。如果将恒力作用于一个物体，当这个物体的运动速度在逐渐接近光速的过程中，它的运动速度加大的比例就会越来越小。因为物体运动的速度永远也不能超过速度的最高极限，即光速。只要物体运动速度与物体外加力的时间是成正比例的增加，我们就可以认为，质量与物体运动速度是无关的。但是，一旦物体运动速度接近光速，时间与速度的增加就失去了比例，于是质量就变得与速度息息相关了。由于时间可以无限加长，而速度却不能超越最高极限。由此我们发现，质量随速度的增加而增加，而且当物体运动速度达到光速时，质量就成为无限大。
　　计算结果表明：运动物体的质量随其长度的缩减而增加。这样，一列爱因斯坦火车在以每秒24万公里的速度运行时，其质量要比它在静止时大10/6倍。很显然，与光速相比，我们日常接触的一般速度就显得微不足道了。所以在低速世界里，我们可以不考虑质量在运动中的变化，也不必考虑物体运动速度与其体积之间的关系。同样，也不必考虑两个事件发生之间的时间间隔同事件观察者的运动速度之间的关系。质量与速度之间的关系，是根据相对论的理论推导而出。要观察和检验这两个之间的关系，我们可以进行对电子的快速运动情况的观察实验。利用现代实验设备，使电子以接近光速的速度运动已是相当普通的事。在加速器中，能将电子运动速度加大到仅仅比光速低每秒30公里。 实验结果表明，现代物理学完全能够将处于高速运动中电子的质量同静止电子的质量加以比较。实验也充分表明，质量与物体运动速度息息相关。这也是相对论阐明的客观规律。物体质量的增值与作用于物体的力有密切的关系，而且有一定的比例关系。一切作用于物体的力，以及任何物体能量的增值，都会使物体质量增加。这就是当物体被加热时，其质量就比未加热时大的原因。这也就是当弹簧被压缩时，其质量就增加的原因。但是质量变化同能量变化之间的比例系数是微乎其微的。例如：要使一个物体的质量增加一克，就必须对该物体施加2500万千瓦小时的能量。这就是在一般物体情况下，物体质量的变化是非常微小的原因，即使是运用最精密的仪器，也无法测量出来。如果将一吨水从零度加热到沸点，其质量大约会增大一百万分之五克。
　　在现代物理学中，我们也观察到质量的变化起着非常显著作用的现象。例如，当原子核相互碰撞后产生新的原子核的现象。又如，当一个锂原子与一个氢原子相互碰撞，产生两个氦原子。再这一过程中，氦原子的重量比原物质的质量减少四百分之一。前面已经提到，将一个物体的质量增加一克，必须对该物体施加2500万千瓦小时的能量。因此，将一克锂和氢转变成氦需要的能量就比上面这个数字小400倍，即62500千瓦小时。

《结束语》
　　
　　相对论揭示了我们周围世界大量令人惊异的现象，而且精确而令人信服的大量实验，使我们必须承认相对论的正确性。相对论揭示的大量现象，如果是粗略的观察，往往会被忽视或者不易理解。相对论对人类通过实践经验积累起来的基本观念，带来了极其深远和根本的变化。那么，这是不是说，由于相对论的出现，以前长期发展起来的物理学理论，就像一只旧鞋一样而被抛弃呢？ 如果是这样的话，那么，就没有必要从事科学研究了。新的理论必将不断出现，而且不断改变旧的理论和旧的观念。设想，如果一位乘上一般火车的旅客，一上车就开始矫正他的时间，因为根据相对论的理论，他的手表将比车站的时钟慢。这时，大家都会把他的做法当成笑柄。发动机设计家门是根据经典物理学的原理设计发动机，而且他们将继续这样做下去。因为，如果他们根据相对论来改进发动机的设计，那么这种改进的效果，就象把一个微生物放到发动机的飞轮上一样，丝毫改变不了发动机的性能。但是，研究高速运动的电子物理学家，却必须时刻记住运动速度同质量变化的关系。相对论决不排斥和否定经典物理学建立起来的观念和理论，而是大大扩展了经典物理学的领域。另一方面，相对论也规定了经典物理学理论和它建立起来的观念适用的范围，从而避免了导致错误的危险。相对论诞生以前，物理学家所发现的自然规律根本没有、也不可能被废弃，相对论只是明确地规定和限制了这些规律运用的范围。相对论物理学对经典物理学的校正，同高级大地测量学对基础大地测量学的校正大体相同。前者认为地球是圆的，而后者则忽视了这一点。高级大地测量学是从垂直的相对性出发。相对论物理学注意物体体积以及两个事件时间间隔的相对性，而经典物理学不研究相对性这一概念。同高级大地测量学是在基础大地测量学的基础之上发展起来的一样，相对论物理学是在经典物理学的基础上建立和发展起来的。如果我们假定地球半径是无限的，那么我们就能够从运用球面几何学的基本原理，转而运用平面几何学的基本原理来测量地球表面的面积。这样，地球就不再是一个球体，而是一片无限大的平面，那么垂直也成为绝对的了，三角形三个内角的和也恰恰等于两个直角三角形。如果我们假定光速是无限的，也就是说，光的传播速度是瞬时的，那么在相对论物理学中，也就会出现同样的变化。的确，如果光的传播是瞬时的，那么同时性这一概念就成为绝对的了，事件发生的间隔和物体的体积也就成为绝对的，而不必考虑它的参照系。于是，如果认为光速是无限的，那么，我们就应该保留经典物理学建立起来的全部观念。然而，企图将光速的极限性同旧的时空观混为一谈，就会使我们自己处于一种荒唐滑稽的境地。这就如同一个明明知道地球是圆的，但他还是固执地坚持，只有在他的家乡，垂直才是绝对的，从而不敢走出家乡一步，因为他害怕掉入浩瀚无涯的宇宙空间。
摘自《飞翔物理》（经校正）

杨鸿智

《论坛反应与交流》
《博客中国 -> 博客论坛 -> 哲学与心理》
3565111：杨主任主要介绍了物理学知識。哲學和邏輯以比物理学更加深邃的目光，观察世界；和比物理学更加抽象,更加概括的语言描述宇宙。我的意思是：谈哲学和逻辑的内容太少了。哲学和逻辑比物理学更深刻。感谢楼下网友的指教。“这里是‘哲学论坛’不是‘少儿科普论坛”，我有同感。
菠萝菠萝蜜：楼上的文字组织能力有限，影响了拍马的精准度，遗憾啊~~（副主任给拍飞了）杨主任，在这里相对论已经不用“浅说”了（随便买张探索频道的光碟连小孩都知道“广义相对论了”），这里是“哲学论坛”不是“少儿科普论坛”，我想您不会傻到连论坛都分不清楚，毕竟是个“主任”啊，呵呵。我猜您在这里发“对少年儿童浅说相对论”的帖子可能有您的更深层的“哲学思考”。比如您可能想让大家“切身体会到相对论的魅力”。人们对不新鲜的又拖沓的文字“看一会”就觉得看了很久，很疲劳，最后只能记住文章的开头就是“杨主任为小朋友做了科普工作”，如此正符合了爱因斯坦的狭义相对论，又记住了“杨主任”，颇有深度。
*蓝色海洋*：有一点是肯定的，那就是爱因斯让大家知道了什么是相对之说。因此，对有些人来说，杨的说法就是为某些人准备的。
杨鸿智：感谢网友们的关注，谢谢！我的这一组文章的总题目是《后现代理论医学》，主要是写给医生看的，因此，在许多自然科学和哲学问题方面，我不得不采用科普的方法。因为医生的知识结构是有他的特殊性的。我不得不考虑读者的接受能力。希望哲学界的朋友给予理解。当然，网友们的说法都是对的。我来这里发表文章的目的正是为了听取哲学界专业人士对《后现代理论医学》的意见。《后现代理论医学》包括许多内容，有自然科学，有哲学，有医学。希望大家继续关注并给以指正。谢谢！
楚在边：医生有必要看"浅说"吗?我看杨先生还是不要折磨他们了.
杨鸿智：如果是做现在医院里常见的医生，我也知道是肯定不用看"浅说"。我想让医生看"浅说"，是希望他们走出机械论的困境，解决机械论医生所不能解决的疾病。
《湘雅二院论坛>灌水论坛》
自由撰稿人：呵呵！好文章！楼主水平很高，应该做F2的院长嘛！现在公立医院大部分院长都是业务出生，管理出生的不多啊！医学和医院管理，在下认为应该跳出医学、医院来看，所谓“功夫在诗外！”坛子里学生读者居多，楼主的文章，真正理解的人不多！因为读者相对阅历太少，社会经验不多！很多东西，不是学位高就干得好的嘛！管理本身就是一门科学，而且这门学问不是光靠书本就能做好的，靠的是丰富的人生经历和对社会的理解！恕我直言，楼主的良苦用心，在这里不见得被人理解！不是有人叫嚣要封杀你吗？这就是明证！所以楼主应该上书国务院或者卫生部！那样效果比较好些！因为“真理总是掌握在少数人手中！”（引用CHAIRMAN MAO语)

《中国思维 → 科学无界》
silin007：研相攻略：通读爱氏《浅说》破解“百年”疑团！百年以来亿万学子谁不想领悟爱氏相对论的真谛？但由于人们因盲目崇拜其伟大而盲目应用其思想，所以将其已经发展成为一个硕大无比的伟大学说，从而使人们无法真正了解其伟大之处究竞在哪里，进而使就其是否真的伟大的百年纷争至今无结果，因此无论持相的还是否相的想要结束这百年纷争，必须从爱因斯坦的《狭义相对论浅说》原文入手，因为只有他自己说的才是真正的狭义相对论思想，而知到了他自己是怎说的才能理解相对论的真谛，至于理解了相对论真谛自然就结束了这百年纷争，这就是研究相对论的快速取得成果的方法或攻略。
研相速成攻略案例：
《赵本山看爱因斯坦浅说狭义相对论》
引子
爱因斯坦的伟大与相对论的神奇令世人敬仰万分，而在世界物理年赵本山想了解一下这伟大与神奇，至于如何了解当然是看爱因斯坦自己说的相对论。那么赵本山看过爱因斯坦推介相对论的浅说之后，发现爱氏推销相对论的技巧比自己卖拐高明万倍，于是在万分感慨之余十分小心的将爱氏秘诀公开。以便提高观众的物理意识与坚定对物理学的信念，推动社会对物理学的认识促进物理学的全新发展，进而克服学术界的浮躁情绪让科学早日走下神坛。
正文
《爱氏卖怪秘诀》
～～爱因斯坦卖奇怪的相对论的不传之秘的诀窍
～～解读《狭义与广义相对论浅说》之第一部分
爱因斯坦卖奇怪的相对论的不传之秘的诀窍简介
导言：
因为爱因斯坦在向公众介绍其狭义相对论思想时，采用了与卖拐异曲同工的方法只是手段更加高明。所以在研习爱氏秘诀时千万注意别再让其拐卖了。
秘诀一：爱因斯坦先一步一步的动摇人们坚持真理的决心。
01、先置疑几何学的点、线、面等公理的真实性；
02、并假定欧氏几何的定理适用于物理学的距离；
03、再声称人们对位置和空间的理解是不清楚的；
04、并将牛顿定律的有效性局限在宏观惯性系中；
05、最后断言经典力学还是不够充分或有局限性；
06、并声称经典速度相加定理不正确性或是错的；
这是爱因斯坦推销其《狭义相对论》的第一步骣。
点评：爱氏此秘诀是为了施展骗术而在混淆是非。其实从几何量到物理量再到时空量最后到力学量，原本都是清楚的概念只是让爱氏等解释乱套而已，因为这些量无一不是从真实事物上抽象出的概念；
秘诀二：爱因斯坦再一步一步的诱导人们走上相对论飞船。
07、先提出光与参考系间的速度相加不变的谬论，
08、并置疑同时发生的两个物理事件间的同时性；
09、再依据光速不变假设否定同时性的物理事实，
10、并按照光速不变假设否定空间距离的绝对性；
11．最后给出依据光速不变假设建的洛伦兹变换，
12．并通过洛伦兹变换方程导出慢钟缩尺的谬论。
这是爱因斯坦推销其《狭义相对论》的第二步骣。
点评：爱氏此秘诀是为了骗人入局而在强词夺理。其实从物体的移动到电磁光热声水等的波动现象，原本都服从经典速度相加定理只是爱氏不看而已，因为这些现象无一不是真实事物之间的相对运动；
秘诀三：爱因斯坦最后一步一步的将人们带进了科幻世界。
13、先强调其速度定理能很好的解释移斐索实验，
14、并夸大其狭义相对论的启发作用或指导意义；
15、再宣扬狭义相对论具有普遍性的一系列结果。
16、并极力为狭义相对论的正确性提供实验伪证；
17、最后抛出了闵可夫斯基四维空间的科幻世界，
附、并在附录中才指出其基础是怎么变换出来的。这是爱因斯坦推销其《狭义相对论》的第三步骣。
点评：爱氏此秘诀是为了继续行骗而在自圆其说。其实从惯性参照系到非惯性参照系等物理坐标系，原本都满足伽利略变换只是爱氏等无法理解而已，
因为这些坐标系无一不是对真实事物系统的抽象。
结语：由此爱因斯坦就用极其模糊的雄辨达到了其目的，但因假的终究真不了而日益受到越来越的人指责，只不过由于其太能忽悠了才使人很难以识破而已。详见爱因斯坦浅说狭人相对论的秘诀一、二、三
参考：《相对三论——运动物体的波动力学》
《自然物理观——自然力学与物理统一论纲》
附件；《狭义与广义相对论浅说》之目录
第一部分狭义相对论
1、 几何命题的物理意义…………………………………………………………4
2、 坐标系…………………………………………………………………………5
3、 经典力学中的空间和时间……………………………………………………7
4、 伽利略坐标系…………………………………………………………………8
5、 相对性原理（狭义）…………………………………………………………8
6、 经典力学中所用的速度相加定理 …………………………………………10
7、 光的传播定律与相对性原理的表面抵触 …………………………………10
8、 物理学的时间观 ……………………………………………………………12
9、 同时性的相对性 ……………………………………………………………14
10、距离概念的相对性 …………………………………………………………15
11、洛伦兹变换 …………………………………………………………………16
12、量杆和钟在运动时的行为 …………………………………………………19
13、速度相加定理斐索实验 ……………………………………………………20
14、相对论的启发作用 …………………………………………………………22
15、狭义相对论的普遍性结果 …………………………………………………22
16、经验和狭义相对论 …………………………………………………………25
17、闵可夫斯基四维空间 ………………………………………………………27
    第二部分广义相对论
18、狭义和广义相对性原理 ……………………………………………………29
19、引力场 ………………………………………………………………………31
20、惯性质量和引力质量相等是广义相对性公设的一个论据 ………………32
21、经典力学的基础和狭义相对论的基础在哪些方面不能令人满意 ………34
22、广义相对性原理的几个推论 ………………………………………………35
23、在转动的参考物体上的钟和量杆的行为 …………………………………37
25、高斯坐标 ……………………………………………………………………41
26、狭义相对论的空时连续区可以当作欧几里得连续区 ……………………43
27、广义相对论的空时连续区不是欧几里得连续区 …………………………44
28、广义相对性原理的严格表述 ………………………………………………45
29、在广义相对性原理的基础上解引力问题 …………………………………47
第三部分关于整个宇宙的一些考虑
30、牛顿理论在宇宙论方面的困难 ……………………………………………49
31、一个“有限”而又“无界”的宇宙的可能性 ……………………………50
32、以广义相对论为依据的空间结构 …………………………………………53
    附录
一、洛伦兹变换的简单推导 ……………………………………………………54
二、闵可夫斯基四维空间（世界） ……………………………………………57
三、广义相对论的实验证实 ……………………………………………………58
（1）水星近日点的运动…………………………………………………………59
（2）光线在引力场中的偏转……………………………………………………60
（3）光谱线的红向移动…………………………………………………………62
四、以广义相对论为依为依据的空间结构 ……………………………………64
五、相对论与空间问题 …………………………………………………………65
（1）场……………………………………………………………………………70
（2）广义相对论的空间概念……………………………………………………73
（3）广义的引力论………………………………………………………………76

杨鸿智

杨鸿智：
一  网友silin007的观点是什么？
网友silin007用了幽默的文艺的笔法写了自己对爱因斯坦相对论的认识。这很好。可以减少学术论坛的枯燥。不过，为了方便讨论，我还是想首先把网友silin007的观点摘录如下：
1 现代科学是客观事物的抽象
从几何量到物理量再到时空量最后到力学量，这些量无一不是从真实事物上抽象出的概念；
2 现代科学早已经包括相对运动理论
从物体的移动到电磁光热声水等的波动现象，原本都服从经典速度相加定理，因为这些现象无一不是真实事物之间的相对运动；从惯性参照系到非惯性参照系等物理坐标系，原本都满足伽利略变换。因为这些坐标系无一不是对真实事物系统的抽象。
3 实践是检验真理的标准，人们不相信相对论，这个事实就证明相对论是错误的。
假的终究真不了（相对论）日益受到越来越多的人指责。
二  我的问题是什么？
我认为，网友silin007在上面文章中所表达的观点是真正现代自然科学的观点。看了这句话，大家可能会想，我下面就要说我同意并且支持网友silin007的观点。其实，正相反，我要说的是，我不同意网友silin007的观点。我认为他的观点是错误的。我的观点如下：
1 世界上有一个思想学派叫《后现代主义》，他们在分析自然科学发展历史的时候，认为以爱因斯坦相对论作为分界点，其前后两段自然科学的本质是不一样的。按他们的分类方法，他们把爱因斯坦相对论以前的自然科学叫做：《现代科学》。其实，这是大家历史形成的叫法，是一个事实，不能改变，也不容讨论。他们把爱因斯坦相对论以后的自然科学叫做：《后现代科学》。即，一个在《现代科学》以后出现的新的科学。
2 有了这样一个划分，我们就可以知道爱因斯坦地位了。他是后现代科学的开创者。也就是说，他的理论说的是一种被叫做《后现代科学》的新的理论。而不是大家已经承认并且习惯的《现代科学》。
3 在上面两条的基础上，我们就可以知道，要讨论爱因斯坦相对论正确与错误，除了要看爱因斯坦相对论的内容说了什么以外，还要看讨论者是什么人，站在什么立场。如果讨论者是后现代科学立场的，他就会认为爱因斯坦相对论是正确的；如果讨论者是现代科学立场的，他就会认为爱因斯坦相对论是错误的。这样，讨论者不是在系统以外，而是在系统以内。因为讨论者的立场不同，而影响了讨论的结果。这也有点相对论的意思了吧。
4 网友silin007的观点是反对爱因斯坦相对论的。所以我说他是一个真正现代自然科学的观点。那么，他的这个观点是正确的呢？还是错误的呢？是先进的呢？还是落后的呢？就像前面所说的一样，要回答这个问题，还要看讨论者的立场是什么。如果讨论者是后现代科学立场的，他就会认为网友silin007的观点是正确的；如果讨论者是现代科学立场的，他就会认为网友silin007的观点是错误的。
5 其实，这也不是什么高深的理论问题，这是一个实践问题。就是说，看你是否知道自然科学发展的历史，看你是否知道爱因斯坦相对论与牛顿的物理学有本质的不同，知道了这些，就会同意这两个科学是科学发展的两个阶段，如果牛顿的物理学已经叫了《现代科学》，那么爱因斯坦的科学是不是应该叫一个新名称呢？如果同意了这一点，是否叫《后现代科学》就没有原则的问题了。虽然我们中国大多数人对这个《后现代》不习惯。
三  怎样理解相对论和量子力学
怎样理解相对论和量子力学。相对论和量子力学确实是从实证科学的出发点开始研究的。可是，研究的结果却得出两个否定实证论的结论：
1 牛顿经典力学不适用于宏观宇宙和微观高速运动。
2 量子力学还得出“测不准原理“，明确否定了机械论的决定论。
因为相对论和量子力学是从实证科学的出发点开始研究的，所以，应该称它们为实证科学。可是，因为它们又否定了实证科学，开创了非确定性的系统科学，所以，又可以称它们是系统科学。其实，相对论和量子力学既不是实证科学，也不是系统科学。它们是介于实证科学和系统科学之间的过渡性科学。正因为如此，后现代科学把爱因斯坦称为“经典力学的最后一人，也是后现代科学的第一人”。爱因斯坦打开了物质世界一扇新的大门，发现物质世界有两种不同性质的物质。可是，作为机械论教育出来的研究者，他不能接受这个事实。因此，他用自己的后半生研究如何将二者统一的“统一场论”。当然，这是不能成功的，因为这两种物质是根本不同的。现在，我们中国的实证论者仍然希望用机械论来处理包括复杂系统在内的所有物质。可想而知，他们也不会成功的。但是，爱因斯坦的失败具有神秘和悲壮的色彩，而我们的机械论者却不会得到爱因斯坦那样的光环了。虽然是同样的事情，但是其间相距了整整100年。100年的时间都不能让我们觉醒吗？这样的麻木是应该受到惩罚的。特别是这其间已经有贝塔朗菲的系统论问世。
四  应该怎么样对待新生事物
科学是一个不断发展变化的思想，是上层建筑，是受生产力水平决定的，是历史性的，是有时间性的，在不同的历史时期，在不同的生产力水平下会有不同的形式和内容。实证科学与后现代科学在研究对象、研究方法方面都是不同的，是两种根本不同的科学。对于实证科学者来说，不是如何用“实证科学”的方法来说明后现代科学，而是应该让这些实证科学者放弃自己的实证科学，转而接受新的后现代科学。实证科学是机械论科学，后现代科学是系统论科学，是辩证法科学；机械论科学研究的对象是简单物质的简单机械运动，系统论研究的对象是由简单物质按照等级差别原理组织起来的复杂系统物质。这是两种完全不同的科学。
几乎每一门新科学出现的时候都会受到旧科学的阻挠和反抗，这已经是科学史上的一个常识。用“推销不出去”作为是否科学的标准是站不住脚的。这里也表现出“实践是检验真理的唯一标准”的局限性。
麦克林托克的转座子基因理论经过科学界40年的检验，终于承认是正确的，并给予诺贝尔奖。你可以说这是“实践是检验真理的唯一标准”的最好证明。但是，在这以前的39年中你会怎样说呢？你只能说：“实践证明麦克林托克的转座子基因理论是错误的”。同样是实践，既是“错误”的证明，又是“正确”的证明。这说明单纯一个实践因素是不能证明一个科学理论是否是正确的。还必须有另外的因素。这个因素就是判断者的理论水平。因为对于一个人来讲，他的任何一次实践都不可能是盲目的实践，而是在自己现有的理论知识的指导下的实践。人类的第一次实践肯定是没有理论指导的纯实践，可是，第二次实践的时候，人类就有了由第一次实践所产生的简单理论做指导了。从此人类不再会有“没有理论指导的纯粹的”实践。我们现在不可能知道人类第一次实践的时间了，但是，总是几十万年的时间了吧。几十万年来我们人类已经积累了多少理论来影响和指导自己的实践？即使有些人不承认这是理论，但是，起码承认是“习惯势力”吧。难道可以认为在“习惯势力”限制下的实践是科学和公正的吗？
任何新生事物出现都是这样的过程。反对者最有力的证明是新生事物没有实践资料，没有得到大家的公认。这就是所谓“实践是检验真理的标准”。但是，这些反对者往往忽略了一条：实践是需要时间的。你今天说它是错的，也许它明天被证明是正确的了。科学的历史，就是正确不断变成错误，错误又不断变成正确的历史。几十年被认为是错误的事情，几十年后被证明是正确的事情太多了。稍有文化知识的人，都应该知道这些事情。我只是为这些反对者担心，有朝一日真的证明他们的反对是错误的时候，他们又怎么说？不过，这也用不着担心，因为，历史上记录下来的都是他们批判别人的说法，从来没有见到过这些人的自我批评。
当然，我不是说现在被批评是错误的事情将来都会证明是正确的。那样一来，我真的成了伪科学的代表了。但是，有一点是肯定的，许多新生事物，特别是那些真正具有创新内容的科学知识，是经常被批判为“伪科学”的。不知道批判伪科学的人是怎么认识和处理这个问题的。
改革开放以来，因为新思想的引进，在我国肯定会出现一个科学发展和创新的高潮。但是，由于我们没有正确解决如何对待新生事物的态度和方法问题，竟然把这个时间称为：“在20世纪80年代，伪科学在中国极为吃香”的时期。因为伪科学太多，也就造就出一大批反伪英雄。时间总是要过去的。当有朝一日国家真的会思考我国总是不能出现创新成果的原因时，这些反伪英雄会不会为阻碍科学创新负责？
后现代理论医学是以系统论为指导思想的一个新的医学理论。而我们原来所在的现代医学是以机械论为指导思想的。这是两种完全不同的指导思想。所谓接受后现代理论医学，就是要我们在思想中完成从机械论向系统论的转变。所以，后现代理论医学问题的实质不是医学问题。而是思想方法问题。正因为如此，我在真正说明医学问题以前，首先是说明一系列思想方法问题。关于现代医学的机械论性质不是一个新问题，是大家都非常熟悉的老问题。所以，有时说起来不会引起人们的激动。但是我们一般人有谁能够说出医学机械论在什么地方并加以改变呢？基本没有。所以从这个角度，我现在所做的是一个重要而实在的工作。
接受一个新思想不可能是短时间的事情，但是，只要没有特别的偏见，也是容易接受的。真正新颖的观点还在后面，现在只是绪论部分，请大家继续看来。
对于我们大多数人来讲,学习新知识是主要的,首先看一个知识自己是否知道,如果不知道时会有两种反应,一个是先学习学习再说如果学习后认为是对的,当然接受,如果认为不对,再反对不迟.另一个是见到自己不知道的知识立刻反对,这实际是他认为自己是真理,凡是与自己不同的.包括自己不知道的知识都是不对的.我认为面对自己不知道的新知识,应该采取第一个态度
现在，社会上最出名的大科学家，一般都是自己的学说一出来就立刻得到社会承认的人。这也是社会民主的一种表现吧。但是，出名不见得就是最好的。因为，按着民主的模式，是以多数人的意见为准的。而谁都知道，所谓多数人的意见，就是最一般人的意见，最没有创意的意见，这个意见肯定不是最坏的意见，但是，同样肯定的是，这个意见也不是最好的意见。因为最好和最坏一样，是少数人的意见。历史的事实也是这样，凡是好的超过了时代人们的一般水平的东西，总是要等几十年，上百年后才能够被人们接受。我们本来可以做一个名利双收的现代人，可是，命运把我们推向后现代的未来。当然，后现代实现的那一天，我们肯定已经不是活人而是灵魂了。但是，我想，那时，我们的灵魂也会快乐的。因为，历史将证明，我们在我们的那个时代曾经应该是最好的。
1905年是值得纪念的，因为从爱因斯坦开始产生了非机械论的自然科学。但是，非机械论的自然科学的产生与机械论自然科学结束应该是两件事情。两种自然科学还有一个交替过程。20世纪的100年就是这样一个交替过程。在这100年里，虽然非机械论自然科学在生长，而机械论自然科学也没有停止，也在继续发展。特别是在我们所在的生物医学领域，机械还原论更是取得了非常巨大的成果，基因理论的发展使生物医药成为世界经济发展的支柱产业。在世界科学界许多学科已经开始进行机械还原论批判的背景下，生物医学领域机械还原论的发展显得特别突出。因此有人提出这样的评论，说生物医学领域可能是机械还原论最后的一个堡垒。现在。20世纪已经结束，21世纪已经开始。人们预测，21世纪可能是非机械论自然科学大发展并最后战胜机械论自然科学的世纪。当然，要做到这一点，还需要许多科学家做许多工作。因为头脑清醒的人都知道，虽然非机械论自然科学有了许多发展，但是，现在仍旧是机械论自然科学占主导地位的时代。而这也正是说明我们现在宣传非机械论自然科学的重要性。
习惯是客观存在不能忽视的。习惯是既往真理的继续，不能说是不正确的。但是，新生事物的出现也总是不可能阻挡的，这也是一个客观存在，也是不能忽视的。不能够要求人们在新生事物一出现的时候就出来支持新生事物，但是，在新生事物与习惯的斗争中开始占优势的时候，人们都会“急不可待”地“迫切”地“热烈”地表态支持新生事物。这是人类历史的常见现象。这只是一个时间问题。对此我们应该有信心。