相对论大厦上空的两朵乌云

褚君浩（院士）

（ 来源：文汇报）

我们天天生活在时间与空间之中，但最深奥莫测的就是时间与空间。时间和空间是宇宙物质世界最基本的物理存在。张操教授《物理时空理论探讨》一书，深入讨论了时间、空间的基本物理含义，分析了作为现代时空理论的相对论，并结合现代科学研究的最新进展和自己的长期研究心得，提出关于相对论若干方面的局限性和发展可能性。这些讨论和分析引导读者深入理解物理时空的本质、深入理解和讨论相对论的内涵，引导读者从身边熟悉的牛顿时空，走进接近光速的玄妙的爱因斯坦时空，再进行深入的思考。

19世纪末20世纪初人们认为，物理学的大厦已经建成，但天空上还有两朵乌云：一朵乌云是黑体辐射的解释，后来导致了量子论和量子力学的发现；另一朵乌云是迈克尔逊实验结果与斐索实验、双星观测结果的不协调引起的"以太"危机，后来导致了光速不变原理和相对性原理的提出，诞生了相对论。20世纪以来，量子力学和相对论已经成为现代物理学的基础，促进了现代物质科学、核科学、光子科学、电子科学、宇宙科学的蓬勃发展。
张操教授认为，在相对论大厦的上空也有两朵乌云，一朵乌云是狭义相对论要求光速是一切物质运动速度的极限，从而限制了物理学的发展；另一朵乌云是广义相对论把引力场空间作为四维超曲面，规定只能引进任意曲线坐标，从而把引力理论的研究引导到了错误的方向。
关于超光速问题，一直有些讨论。有人猜测，中微子可能是一种快子；引力速度有可能超过光速；在量子光学中，也可能发现超光速现象。超光速运动在理论上应该允许存在；狭义相对论在电动力学决定的电磁场空间范围适用，可是不一定适用于其他相互作用；光速不是一切运动形式的速度极限。张操教授研究过在引力场空间引入三维准笛卡尔直线坐标的可能性。根据等效原理，引入两个坐标条件，并建立了引力动力学。引力动力学的结构与电动力学有一定的类似性。
张操教授是我几十年的老朋友，当年我们经常讨论一些物理学的有趣问题。他对相对论很有研究，40多年来这种研究兴趣一直保持到现在，不断地深入研究，提出了很有挑战性的想法，进行了很有意义的探索。
科学理论的相对完美性常常限制了科学理论本身进一步的发展。物理学在本质上是实验科学，实验上的进展和突破，不断地推动科学理论的积累和跨越发展。相对论和一切科学理论一样，会随着人类实践的发展和认识的提高不断发展。

2011年7月