| 标题:为相对论辩护 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 12:04:20.0 发表 来自： 发送短消息 ======================================================================= 谈到相对论，大家有一些误解，一谈到相对论好象就是狭义相对论、广义相对论，这是不适合的。所有的现代物理学都是以狭义相对论为基础的，所有的物理学所取得的成就都证明了狭义相对论的正确性。 ======================================================================= 第1条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 12:09:19.0 发表 来自： 发送短消息 什么叫狭义相对论？狭义相对论实际上是描写真空里的实际结构，真空成为各种动力学的基础，其它的运动规律都是要在伽利略变化下协变。真空里的时空结构有三类，一类是牛顿的，一类是爱因斯坦的，一类是比狭义相对论更广泛的，而且这三类唯一的差别就是如何对钟、对表。 我主要谈科学普及的问题，特别是对青少年。现在对狭义相对论提出疑问的人越来越多所以需要科普。 ======================================================================= 第2条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 12:22:38.0 发表 来自： 发送短消息 这个论坛发帖速度慢得象蜗牛，看来不适合于做科普。 ======================================================================= 第8条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 13:21:49.0 发表 来自： 发送短消息 答4 请注意，我在这里科普的是爱因斯坦首创，经过许多相对论研究者100年完善的理论体系。 ======================================================================= 第12条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 13:37:56.0 发表 来自： 发送短消息 因为我不能随时，经常地来论坛与大家讨论问题，所以为了提高效率，我想先在这里进行一个相关调查： 这里有多少同学系统地学习过相对论？例如按照综合性大学《普通物理》和《电动力学》的教学要求在教师指导下学习过狭义相对论，作过狭义相对论习题。或者有物理类研究生学历，听过广义相对论课，或者讲座，并做过习题。 第14条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 13:42:44.0 发表 来自： 发送短消息 我会针对同学们的知识背景和接受能力进行科普，希望大家配合一下，只需要你们简单地提供学历、专业、学科成绩、研究方向方面的信息就行了。 ======================================================================= 第17条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 13:58:23.0 发表 来自： 发送短消息 答13 几种时空结构各有各的对钟方法和结果。 牛顿理论与日常生活很接近，所以大家不自觉地就接受了牛顿的观念。但是实际上只有相对论时空观才是正确的。有人误认为牛顿理论是相对论的近似，但是实际上时空观是不能近似的，近似的只是数值。 时空结构不管是宏观还是微观，不管是强场还是弱场，都是相对论的才正确，而不是牛顿的。 很多人虽然他们学的是牛顿力学，但是要知道正确的时空观念是相对论的而不是牛顿时空观。 ========================================================================== 第25条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 14:14:59.0 发表 来自： 发送短消息 答19 如17指出，牛顿时空观使用速度无穷大的瞬时信号对钟，其时空结构是伽利略变换，相对论时空观使用速度有限的光信号对钟，其时空结构是洛仑兹变换，更复杂的时空结构需要使用数学语言阐述，而且与这里的问题关系不大，就暂略了。 另外，我在这里跟你们讨论相对论问题，你们不要总是关心我的真实身份如何。我可以告诉你们的是，我是一个物理学研究者，研究重点就是相对论，别的就请不要再深究了。 ========================================================================= 第27条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 14:24:02.0 发表 来自： 发送短消息 答22 前两年国内出过一本科普小册子，叫《时空本性》，对经典时空观和相对论时空观以外的时空理论有所介绍，大家可以参考。但是，对于正在发展的观点，不要僵化地理解。 ======================================================================== 第30条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 14:34:43.0 发表 来自： 发送短消息 给大家发一段霍金讲演录 ========================================================================= 第49条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 17:11:30.0 发表 来自： 发送短消息 我请同学们注意，我转发的霍金演讲里有这样一段话“物理理论只不过是一种数学模型询问它是否和实在相对应是毫无意义的。人们所寻求的是其预言应与观察的一致”。作为一种数学模型，相对论有自身的逻辑结构，这种逻辑结构可能会遇到某种相关理由挑战，此外，相对论也可能遇到竞争模型的冲击，一百年来我们曾不断地遇到这样的危机，但是，相对论总是化险为夷。 ======================================================================= 第50条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 17:13:55.0 发表 来自： 发送短消息 答34 相对论是现代物理学的基础，当所有实验支持现代物理学时，它们同时支持了相对论。 ========================================================================= 第53条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 17:28:24.0 发表 来自： 发送短消息 爱因斯坦狭义相对论与牛顿绝对时空观的根本区别是“同时性”定义。一些人坚持牛顿的绝对时空观，必然会得到与狭义相对论不同的结论。 ======================================================================= 第55条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 17:36:25.0 发表 来自： 发送短消息 转一篇《中国新闻周刊》的科学报道 相对论改变百年 尽管大多数人至今还不知道相对论究竟是怎么回事，但事实上，它早就深刻地影响到整个人类社会，直接或间接地影响了我们每一个人 本刊记者/方玄昌 冯亦斐 1919年，阿尔伯特·爱因斯坦(1879～1955)在与儿子埃德瓦的谈话中说：“当一只甲虫在一根弯曲的树枝上爬行的时候，它并没有觉察到这根树枝是弯曲的。我有幸觉察到了甲虫没有觉察到的东西。” 爱因斯坦的这一觉察，在其后近100年中改变了整个世界，并且，这种改变现在还在继续。 2005年是爱因斯坦作出关键性科学发现100周年，国际纯粹与应用物理联合会邀请联合国教科文组织，与世界各国、包括发展中国家的物理学会和团体一道，组织活动庆祝2005国际物理年。 1月13日，在巴黎召开的国际物理年发起会议上，国际物理年在全球正式启动。随后，1月19日，德国总理施罗德也宣布本国的“爱因斯坦年”(德、英等国把国际物理年直接命名为“爱因斯坦年”)开始。施罗德称赞爱因斯坦“用他的思想给科学带来了彻底变革，并改变了世界”。 “100年前，近代世界最著名科学家阿尔伯特·爱因斯坦发表了具有划时代意义的5篇物理学论文，奠定了相对论的基础，并且为量子理论的发展做出了重要贡献。原子能、晶体管、计算机、激光、纳米材料、宇宙飞船、生命科学等20世纪的重大发明，都是由爱因斯坦开创的近代物理学的结晶。”在珠海闭幕的“2005年理论物理研讨会”上，中国理论物理学家吴式枢院士、张宗烨院士等人给予爱因斯坦和他的理论如此评价。 颠覆传统的时空观 在爱因斯坦为数众多的贡献中，一直抓住公众想像力的就是一个词：相对论。狭义相对论产生于爱因斯坦26岁那年。但事实上，这个思想并不是那一年突然在他大脑里面产生的，而是经过了长时间的酝酿。 当和爱因斯坦一般年纪的大多数男孩子在追女生的时候，他却在梦想着一个“追光试验”。那时他大约16岁，他意识到，如果他能跑得足够快追上光的话，那么一束光对于他来说就成了一个冻结在时间里面的电磁场。“但是，那样的事情是不可能存在的！”爱因斯坦说。十年之后，这一见识发展成为狭义相对论。在爱因斯坦之前，牛顿经典力学经过几百年的发展，被一些人认为已经臻于完美，以至于当时有一个科学家说：“现在，后世物理学家可做的事情已经不多了。”然而，19世纪末，臻于完美的物理学殿堂上空出现了两朵“乌云”：迈克尔逊-莫雷实验寻找绝对参考系“以太”遭到了失败；“黑体辐射”现象无法用经典理论解释。 于是，1905年，德国《物理学年鉴》刊登了一系列论文，以不到70页的篇幅解答第一个谜：我们不需要“以太”，自然界根本不存在绝对静止的参考系。论文彻底颠覆了我们以往的时空观。论文的作者是一位名不见经传的年轻人26岁的爱因斯坦。 在1905年之前，物理学家相信空间是一个宽广的舞台，在这个展现着宇宙戏剧的舞台上，时间对于所有的演员而言都在以同样的速度“滴答滴答”地流逝着。 狭义相对论否定了所有的这一切。它用一个简单的“时空”代替了作为独特实体的空间和时间，而“时空”这个概念，对于彼此相对运动着的观察者而言看上去是不同的——也就是说，对于坐在地面上的一个人和坐着飞机旅行的另一个人，时间的流逝速度完全不同。 “绝对”的相对论 中国科学院理论物理研究所研究员、博士生导师张元仲在接受本刊采访时说，事实上，相对论作为一种新的哲学，已经彻底颠覆了牛顿力学的时空观。在应用上，牛顿力学可以在普通宏观低速的情况下作为一种近似计算而运用，但在概念上，牛顿力学对客观世界的描述实际上已经是一种错误。 相对论中，“相对”指的是宇宙中不存在绝对静止的参考系。作为一种理论，相对论的很多结论在表述上都是很“绝对”的，甚至于绝对到了让很多“科学”幻想者绝望的地步。 首先，相对论指出真空中的光速是不可超越的。在牛顿力学里面，速度可以没有上限，而现在，30万公里/秒成为了我们宇宙中的速度极限。这让很多科幻迷感到不舒服：它让我们乘宇宙飞船作星际旅行的愿望几乎不可能实现。 并且，对于任何人(无论你是静坐在地球上还是乘飞船在作高速旅行)而言，测量一束光相对于你的速度都将得到同样的答案——真空中的一束光对于任何参考系都是以30万公里/秒的速度前进。 其次，时间不能独立于空间而存在，“时空”是完全一体的。 还有就是，质量和能量存在密不可分的关系即质能关系，E=mc2成为了有史以来最伟大的公式。 实际上，爱因斯坦非常喜欢那种能够“绝对准确”地描述物质运动客观规律的理论。也因此，对于20世纪发展起来的另一个重要理论体系——量子力学，尽管他也是奠基人之一，爱因斯坦却因为它的概率论(认为微观世界存在“不确定性”)的性质而感到沮丧，他执著地认为“上帝不会掷骰子”，物质的运动状态应该是确定的。 广义相对论指引天文学 现代天文学又被称作相对论天文学，那是因为整个现代天文学系统各个领域的发展都必须依靠相对论作为理论工具，主要依靠的是广义相对论。 在1905年创立狭义相对论之后，爱因斯坦开始考虑在时空中加入引力的情况。与数学家合作，经过10年的努力，1916年他创立了广义相对论。20世纪发展出的两大物理学基本理论体系中，可以说，量子力学是包括爱因斯坦在内的众多科学家共同努力的结果，而狭义相对论整个体系，几乎是凭借爱因斯坦一个人的力量构建起来的。 据国家天文台研究员李竞介绍，在狭义相对论出现之前，天文学更多地集中于观测，和理论物理没有多少关系。当狭义相对论刚出来的时候，天文学家觉得这是电动力学的事，跟天文挂不上边。但到了1915年广义相对论诞生之后，由于它的表述用到了极其深奥的数学工具，绝大多数天文学家又根本看不懂它，更不用说是去理解它。这就是广义相对论出来之初和者极寡的原因所在。也因此，在1929年之前，相对论并没有对天文学的发展起到什么作用。但在1929年之前，用牛顿力学解释天文学观测结果的方法已经出现了危机。最先的阴影就是水星的进动，即天文学家用牛顿力学计算得到的水星运行轨迹和实际观测的结果不符。一开始人们以为存在一颗水内行星，甚至已经为它起好了名字“祝融星”。于是大家用望远镜去寻找它，由于旁边存在太过明亮的太阳，寻找水内行星是很艰难的一件事。天文学家为此吃尽了苦头，也没有找到这颗实际上并不存在的“祝融星”。 当爱因斯坦用他的广义相对论来对水星的运行轨迹进行计算时，他发现，由于水星的运行速度太快，已经必须考虑其相对论效应，牛顿力学已经不适应对它进行描述。相对论很好地解释了水星的进动现象。重新认识宇宙 随后爱因斯坦试着用广义相对论来考察宇宙，得到了同用牛顿力学计算完全不同的结果：当恒星的运行速度达到接近光速、相互距离达到上亿光年时，牛顿力学已经无法下手。从大尺度考察宇宙，得到的结果是宇宙不可能稳定。这远远超出了牛顿力学的计算范围。相对论得到了与牛顿力学指导下的经典宇宙观完全不同的动态宇宙。 进一步研究将得到令牛顿时期无法想像的一个结论：动态宇宙必然有着起源、演化和未来。也就是说，我们的宇宙和时间有一个起点，并且也不一定是永恒的。这成了20世纪、也是有史以来人类对客观世界认识的最大改变。从此，相对论和天文学中的最后一个领域——宇宙学——相结合，指导了现代天文学近百年的发展，指导了今天人类对宇宙的认识。 “今天我们观测哪颗恒星或者类星体离我们多远、谈论暗物质和暗能量、黑洞等等，所有的一切都离不开相对论。”李竞说，“爱因斯坦为我们建立了一个很好的框架，沿着他给出的道路，后世的科学家在不同的领域里进一步认识我们的这个世界。” 重审狭义相对论 相对论迫使我们接受新的空间和时间、物质和能量的概念,这个理论在数学上直截了当，但是听上去却是超现实主义的，因此尽管狭义相对论已经深入现代物理学的每一个角落，还是有那么多人努力地试图证明它是错误的。原因有很多。哈佛大学的Gerald Gabrielse说：“如果我们发现可以推翻爱因斯坦理论的东西，将其应用到物理学中，将影响到我们在各方面对宇宙结构的理解。”其中一些人希望能在相对论的关键组成部分中发现微妙的缺点——这些缺点，或许能将物理学领入比爱因斯坦所开辟的更加陌生的领域。这个人群的数目还在不断增长。 另一方面，如同19世纪末一样，一些粒子理论学家开始感觉到，如果相对论一直正确下去，对于现代物理学家而言，“剩下的就没有多少可以做的了”。马萨诸塞技术学院的理论物理学家Roman Jackiw说，粒子理论学家现在只有一点点新鲜和具有挑战性的数据可以咀嚼。 物理学家们现在用巨大的粒子加速器加速粒子，期望它能突破光速，从而推翻狭义相对论。他们甚至重复1887年完成的著名的迈克尔逊-莫雷实验，期望发现“以太”一样的东西。最有名的是一种被称为“背景场”的理论，“背景场”类似于一个绝对的参考系“以太”。但正如迈克尔逊和莫雷没有抓到任何“以太”的气息一样，现代实验者们经过多年的反复努力，也没有发现任何存在“背景场”的蛛丝马迹。尽管有这样那样的努力，狭义相对论迄今为止还是纹丝未动。 人们依然对相对论不理解 更多质疑相对论的人，并不是因为希望在相对论基础上进一步发展，而是因为牛顿力学更深入人心，并且，相对论的很多结论和我们的日常经验并不一致，他们从心底里不能接受——因此想重新回到牛顿力学时代。 张元仲从上世纪70年代开始，一直在执行一项特殊的任务：回答难以计数的、来自全国各地的质疑相对论的信件。张元仲告诉本刊记者：“他们提出的问题全部都可以在相对论范围内得到解决。他们之所以认为相对论出现问题，全都是在思考问题过程中，某一环节又回到了牛顿力学的思维。” 爱因斯坦给今天的人们留下了太多的遗产。相对论和量子论为20世纪物理学的发展奠定了基础。回顾上个世纪，物理学在半导体、集成电路、激光、磁性、超导等方面的发现是信息革命的科学基础，由物理学研究衍生的新技术和新产品深刻地改变了人们的生产方式和生活方式。它还为生物、医疗、地学、农业提供了强大的探测手段和研究方法，促进了化学、天文、材料、能源、信息等学科的发展。 当然，爱因斯坦的遗产，还包括那为数众多的、继承了他衣钵的物理学家。 ============================================================================= 第57条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 17:43:13.0 发表 来自： 发送短消息 牛顿理论中的时间和空间既互相分离，又不受物质及其运动的影响，因而是绝对的和不变的；狭义相对论中的时间和空间是相互联系的，但是不包含物质及其运动带来的影响；广义相对论中的时间和空间既相互联系，又由于物质及其运动而产生了弯曲。所以，相对论的“相对”时空观与牛顿的绝对时空观在观念上有着本质的差别。我们通常说的“爱因斯坦推翻了牛顿理论而建立了相对论”就是指物理时空结构的根本改变。 中学的课本没有相对论的知识，大学的课本也很少有，只是在电动力学的课程中有少量的狭义相对论内容。日常生活的经验（由于不需要太精确）已经使牛顿的绝对时空观深入人心；学生在学校的学习又都是牛顿的理论；这种状况势必使人们对相对论缺乏认识。但是即使在日常生活中以及在牛顿理论可以近似使用的工程和科技领域，物理时空结构也是相对论的相对时空而非牛顿的绝对时空。这一点既需要不断地向全社会宣传普及，还需要修改中学的物理课本，增加有关相对论的科普知识，从中学开始向学生灌输正确的相对论时空观。 ============================================================================= 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 17:55:35.0 发表 来自： 发送短消息 54 你可以找到许多种关于电脑的描述，包括数学模型，但他们是你面对的实在电脑吗？ 肯定不是。 从这个角度看，当多种模型存在时，是有好坏区别的。爱因斯坦相对论模型比牛顿经典理论模型更好一些，也许还会出现比爱因斯坦相对论模型更好的模型。国际物理年的目的之一就是催生更好的物理学理论诞生，而不仅是歌颂爱因斯坦在20世纪初叶取得的伟大成就。 ============================================================================ 第61条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 18:13:13.0 发表 来自： 发送短消息 顺便看了一下本论坛的帖子，感到许多人对相对论的理解大有问题。其中月到中秋的“狭义相对论初级教程——科普版”与我们在大学讲了几十年的狭义相对论大相径庭，是否可以这样科普相对论很值得认真研究。 ============================================================================== 第62条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 18:19:38.0 发表 来自： 发送短消息 相对而言，成惠天的“相对论的最通俗表述”倒是很见功底。但是，希望把光速更正为299792458米/秒 ============================================================================= 第63条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 18:22:50.0 发表 来自： 发送短消息 我再向同学们提一个问题： 谁知道当观测者的速度超过光速时“时光倒流”是真实发生？还是观测效应？ ============================================================================== 第71条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 20:35:00.0 发表 来自： 发送短消息 我是新来的，听人说这里有些讨论与我的工作有关，就过来看看。因为初来乍到，对大家的看法研究不深，可能会有片面评论，但是，这也是讨论在所难免的。特别是这里的讨论很像“蒙面舞会”，谁都很难知道自己的交流对象是谁，我很不习惯。我想既然是匿名发言以文会友，就不要在乎身份地位了，当然不是说不在乎文明礼仪。 ============================================================================= 第75条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 20:48:57.0 发表 来自： 发送短消息 光速不变可否表达为：c+c=c c-c=c 其中c=30公里/秒 导出数学公式：a+a=a a-a=a 其中a为任意常数 若导出的数学公式不成立，则光速值就不是常数。 —————————————————————————————— 首先，应该是c=30万公里/秒，或c=299792458米/秒，你这里应该是笔误。 其次，相对论里并无c+c=c c-c=c这样的表述方式，与这种结论有关的应该是速度变换公式，因为不能写公式，无法把速度公式写在这里。 第三，一定要明确光速不变是“假定”，或者约定，是有条件的，完整表述是“真空中的光速恒为常数c”是建立狭义相对论时空观的基础，到了广义相对论，光速不变假定就失效了。 ============================================================================ 第76条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 21:04:10.0 发表 来自： 发送短消息 补充一下75 在引力场中，广义相对论将取代光速不变假定和狭义相对论来解决有关问题。但是，在引力场中近似建立的局域惯性系中，光速不变假定和狭义相对论仍然是有效理论。 ============================================================================ 第81条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 21:20:36.0 发表 来自： 发送短消息 79 很有建设性。 “真空中的光速恒为常数c”更详细的表述是“在真空中任意惯性系中的光速恒为常数c”。 ============================================================================== 第85条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-11 21:56:11.0 发表 来自： 发送短消息 82 假定“在真空中任意惯性系中的光速恒为常数c”，结合狭义相对性原理就可以建立狭义相对论了。 反过来，从“在真空中任意惯性系中的光速恒为常数c”假定推出的结论又在逻辑上支持光速不变假定。 ============================================================================ 第91条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-12 12:29:17.0 发表 来自： 发送短消息 接到了一位同行的来信，他曾自称是相对论争论的忠实观众，在各种讨论相对论的论坛里，他总是默默地倾听，从不插话，他对相对论争论的了解非常全面。我们曾多次进行私下讨论，他在来信中厘清的个人看法，相当于另一位相对论研究者对相对论的辩护。在征得他的同意后，我把信中的部分观点公开于此，希望能对大家有些启示。需要说明一点，这并不表明我已经完全同意他的个人观点。 “在相对论之前人类对物理世界的基本认识建立在牛顿理论之上，相对论诞生后人类对物理世界的基本认识转移到了相对论，以及建立在相对论和量子论基础之上的现代物理学理论。牛顿理论是是人类认识史的里程碑，相对论也是人类认识史的里程碑。他们将拥有同等的历史地位。” “在相对论和量子论诞生的时候，绝大多数物理学家沉醉于牛顿理论的世界图像，这是一幅多么美好的图像啊，简洁明了，逻辑顺畅，在这幅图像的指导下，人们发明了蒸汽机，电动机，无线电，飞机，火车等等，人们怎能不虔诚地奉献全身心的崇拜呢！然而，在美妙图像的背后经常炸响的惊雷，不断地把牛顿图像撕破缺口，让人们在电闪雷鸣中看到美妙理论之外的世界，这迫使人们不得不重新审视牛顿理论与客观世界，在批判和探索中，相对论诞生了，量子论诞生了，比牛顿理论更好的物理世界图像问世了……这就是不可避免的科学进步” “在相对论诞生100年后的今天，类似100年前的认识飞跃会在今天重演吗？这是我们必须认真思考的问题。” “我们必须对相对论进行科普和维护，我们必须批判那些对相对论的肤浅认识和歪曲理解，以及在此基础之上的浅薄否定和荒谬批判。” “在辩护中，我们将客观公正、实事求是地维护相对论的科学尊严和历史地位。当然，如果的确存在能带来重大发现的‘现代版惊雷’，我们也应该负责任地发现它们，支持它们成长壮大。” ======================================================================== 第129条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-12 21:45:57.0 发表 来自： 发送短消息 这样的七嘴八舌难以解决问题，也许我不该来此招惹是非。 ========================================================================= 第144条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-13 21:45:56.0 发表 来自： 发送短消息 我来这里的目的是帮助想要了解相对论的人（无论是想要推翻它的人，还是想要维护他的人）了解真实的相对论。100年来，许多人基于相对论发现了更多的自然奥秘，推动了科学技术进步，这是任何人都无法否认的事实。相对论将拥有他应该得到的历史地位。但是，自始至今，只有三个人懂相对论，或者只有12人懂相对论，批判质疑相对论的声音连绵不断，这种怀疑和批判应该并非空穴来风，相对论一定有某些不足或缺陷，它被发展完善，甚至被新的理论替代也并非不可能。也许在未来人们会对相对论进行三七开，或者四六开的评价（当然我发自内心地不希望如此）。 但无论如何，人们应该吃透相对论，面对真正的相对论，我愿意为此继续努力。 一个老物理学工作者，一个一生的相对论研究者在这里谢谢大家的厚爱和鼓励！ ======================================================================== 第190条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-15 20:51:24.0 发表 来自： 发送短消息 119 最后，我想对“相对论研究者”提个问题，我认为您的第17贴和第49贴是相互矛盾的。既然您同意霍金的观点：“物理理论只不过是一种数学模型询问它是否和实在相对应是毫无意义的”，那您凭什么认为“正确的时空观念是相对论的而不是牛顿时空观”？？？？？？？？？？ —————————————————————————————————— 因为事情比较多，年龄又偏大，不能经常上网，所以每次只能谈论一两个问题。先回答“有理别心急”的119问题。 如果我们不把相对论理解为数学模型，我们将无法接受它。例如在狭义相对论中，光速不变假设的表述是“在真空中任意惯性系中的光速恒为常数C”，请问在物理世界中有狭义相对论要求的“真空”、“惯性系”吗？肯定没有。 另外，狭义相对性原理假设说“物理规律在惯性系中具有相同的数学形式”，而光速不变假设却指出“光速这个物理量在惯性系中具有相同的量值C”这难道不与狭义相对性原理假设矛盾吗？肯定矛盾。 但是，当我们把狭义相对论理解为写照物理世界的数学模型时，根据模型自身的逻辑体系我们解决了上述困难，我们得到了关于物理世界的近似图像。 就是因为相对论（作为数学模型）解决了牛顿理论（也是一种数学模型）解决不了的问题，所以，在这种意义上，我们说“正确的时空观念是相对论的而不是牛顿时空观”。 ======================================================================== 第191条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-15 21:07:37.0 发表 来自： 发送短消息 关于相对论，再给大家发上一段物理学家刘辽的看法，这时圈里很有代表性的看法。供大家参考。 刘辽，理论物理学家，2003年编著出版《量子场论》；2004年编著出版《广义相对论》（第二版）。 刘辽认为，爱因斯坦对科学的贡献，不仅仅是相对论，还包括量子论。 刘辽说，早在爱因斯坦发表相对论之前的1904年甚至于在19世纪末，已有学者推导出相对论的数学公式，但其并未推导出物理学意义，而爱因斯坦的狭义相对论是物理学思想上的革新，它突破了牛顿的绝对时空观。然而，狭义相对论的局限是未涉及时空与物质空间分布。当时，人们认为，时空与物质似乎是先验的，只有爱因斯坦1915年提出的广义相对论引力场方程，首次把物质存在与动力与时空的几何性质联系在一起，这是广义相对论的极大贡献。广义相对论建立了完善的引力理论，而引力理论主要涉及的是天体。而今，相对论宇宙学的进一步发展，使得引力波物理、致密天体物理和黑洞物理这些属于天体物理学的分支学科均有一定的进展。 ===================================================================== 第195条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-15 21:18:12.0 发表 来自： 发送短消息 什么叫狭义相对论？狭义相对论实际上是描写真空里的实际结构，真空成为各种动力学的基础，其它的运动规律都是要在伽利略变化下协变。真空里的时空结构有三类，一类是牛顿的，一类是爱因斯坦的，一类是比狭义相对论更广泛的，而且这三类唯一的差别就是如何对钟、对表。 ——————————————————————————————————— 我在第二条帖子，也就是以上内容中写错了两个字。 这段话是张元仲先生在“物理与人类未来”研讨会上的一段发言，它一开始就被记者写错了两个字，虽在网上广泛流传，但很少有人发现错误，给予纠正。 ====================================================================== 第201条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-15 21:42:02.0 发表 来自： 发送短消息 我曾经耳闻目睹的一件事 来源：《中国青年报》 诞生百年纪念 相对论在中国的一段遭遇 记者 江菲 005年06月08日08:41 “相对论”进入中国后，度过了很长一段相对平静的时期。它和它的发现者，一个被称为科学史上的伟大革命，一个被誉为科学天才。1949年后，爱因斯坦更被宣传为一个谴责美国对内侵犯公民权利、对外扩张军备的反帝斗士。 然而好景不长。1952年，苏联掀起了批判爱因斯坦及相对论的运动，指责爱因斯坦是“一个彻头彻尾的唯心主义者”。中国紧跟“老大哥”其后，在1953年1月的《人民日报》上，发表了苏联日丹诺夫的文章，指责爱因斯坦的相对主义和不可知论。爱因斯坦的世界观，他对人权、民主、自由的赞誉，统统受到攻击，被认为是个“反动分子”、“民主个人主义者”和“旧民主主义者”。 即便在那时的政治气候里，仍有许多中国科学家对爱因斯坦始终保持着深深的敬意。1955年4月，爱因斯坦辞世。李四光和周培源代表中国科学界发了唁电。同一天，《人民日报》发表了周培源的悼念长文。文中说：“爱因斯坦的逝世是正义人类的一大损失。他对科学的贡献是划时代的。他热爱科学和人类；他反对德国军国主义，种族主义，以及美国的帝国主义。他不知疲倦地为和平、民主及自由奋斗。中国人民深深地哀悼这位杰出的科学家和为人类的和平事业奋斗的伟大战士。” 但不久，苏联的“批判运动”开始发生影响。一个月后，在另外一篇纪念爱因斯坦的文章中，周培源写道：“我们还应不带任何偏见地看到爱因斯坦的弱点……他是能够发现物理原理的自发的唯物主义者，但他对于他所发现的原理的哲学观点却是唯心的。错误的哲学观注定会阻碍他在科学上的进步。我们应该批评爱因斯坦的唯心主义世界观，从而更好地完善他的理论，以便更有效地研究现代物理学。” 自此，爱因斯坦的形象在中国渐渐失去了原来的光彩。中国对爱因斯坦的批判，最初受苏联的影响。但是，在苏联已停止批判的上世纪60年代，中国对相对论的批判，却由于国内的政治形势，变得愈发激烈。 1965年，《中国青年报》开展了一场是否应该“又红又专”的讨论。爱因斯坦被重新发掘出来，成为一部分人的论据，他们说，一个人即使没有马克思列宁主义的世界观，仍然可以为社会做出重大贡献。为了反驳这种观点，4月，中国科学院的两名人士撰文说：爱因斯坦不是一位超越了阶级和政治的科学家。事实上，正是爱因斯坦建议美国制造原子弹，使之成为美帝国主义手中一个威胁社会主义国家和其他热爱和平国家和人民的砝码。接着，他们就爱因斯坦没能创造一个完美的统一场论有限宇宙说的“愚蠢结论”，批判他的唯心主义和形而上的世界观。这场辩论进行得十分激烈，以至于钱学森也受约写了一篇讨论文章。钱同样也用“原子弹”一例，来说明爱因斯坦并未脱离资产阶级的政治。 一年之后，“文化大革命”开始了。很快，自然科学界的批判运动被提上了日程。由于早有“前科”，爱因斯坦和相对论自然而然地成为第一个突破口，发起这场革命的理由是：“只有革相对论的命，自然科学才能前进。” 这场批判运动首先由一个来自湖南醴陵中学的数学教师引起。1967年，这个老师到北京进行“革命串联”，宣传他的关于“场论”的“革命性理论”。1967年底，他以“京区场论小组”的名义印发了一篇论文，以毛主席语录作为理论依据，批判物理学中关于场的理论。相对论被批为“没有跳出机械唯物论的泥坑”，“完全违背了我们最最敬爱的伟大领袖毛主席教导的物质的矛盾运动规律”。这篇论文引起了中科院革命委员会的重视，认为其是“用毛泽东思想对自然科学理论中的资产阶级反动观点进行批判，方向是对的，是新生事物，应该支持”。 1968年3月，中科院破天荒成立了“‘批判自然科学理论中资产阶级反动观点’毛泽东思想学习班”。学习班在成立伊始，便认为“爱因斯坦的相对论中的严重错误就是目前阻碍自然科学前进的最大绊脚石之一”，并要“以毛泽东思想为武器，批判相对论，革相对论的命……舍此，就不能把自然科学理论推上一个新阶段”。其成员及外界干脆将之简称为“批判相对论学习班”。 1968年6月，学习班印发了第一篇批判文章，题为《彻底批判自然科学理论中的资产阶级反动观点———评相对论的基础光速不变原理》。 相对论的“罪行”如下：“相对论是地地道道的主观主义和诡辩论，也就是唯心主义和相对主义”；光速不变原理“深刻地反映了西方资产阶级认为资本主义社会是人类终极社会，垄断资本主义生产力不可超越，西方科学是人类科学的极限这种反动的政治观点”，“根本违反了唯物辩证法，而且也没有得到实验的直接验证”。为了增强说服力，此文引用了未发表过的毛泽东1937年的哲学讲稿中一段论哲学中的相对主义的话，同时又搬出了林彪的一段话来论证光速不变原理的“错误”。 这篇文章被上送毛泽东、林彪、中央文革小组。与此同时，学习班更积极地收集材料，酝酿和撰写后继文章，其成员也在不断增加。 第二篇批判相对论的文章在一年之后完成。1969年8月，《相对论批判》（讨论稿）问世。它宣称：“围绕相对论的争论，已经远远超出了一般学术讨论的范围，始终充满了两种宇宙观的搏斗，同政治斗争的联系极为密切。面对这种情况，我们必须以战无不胜的毛泽东思想为武器，彻底批判相对论的哲学谬误，重新审查它的物理内容，把这场斗争进行到底！” 该文提出了一个论据：如果按照相对论所说的那样，同时性是相对的，那么，1969年3月，在中苏边界上发生的珍宝岛事件中，我们说苏联开第一枪，苏联说我们开第一枪，事实上究竟哪一方开第一枪，就无法作出客观判断。这个论据如此“有力”，本来一些反对批判相对论的人也不敢再为其辩护，因为：谁要替相对论辩护，谁就是替“苏修”辩护的卖国贼。 两个月后，《相对论批判》（修改稿）完成，并散发到全国各地，鼓励开展批判爱因斯坦和相对论的群众运动。 中央文革小组对这个批判运动极为关注，作过多次指示和部署。这篇批判文章准备在《红旗》上公开发表。 因对这一批判公开发表的后果没有把握，1969年秋，时任中科院负责人的刘西尧召开了一个特殊的会议，除了“学习班”的代表，受邀与会的还有竺可桢、吴有训、周培源、钱学森等。中国“原子弹之父”王淦昌也在邀请之列，但他拒绝参加。“学习班”代表强调了推翻相对论的必要性之后，刘西尧请科学家们发言。 钱学森婉转地说：鉴于爱因斯坦的工作有很重要的国际影响，恐怕我们应该对此事慎行。 竺可桢则直接批驳那个“珍宝岛论据”，指出苏联与中国同在一个地球上，同用一个参照系，因此，根本无法从相对论得出那个“无法作出客观判断”的结论。 吴有训则说：“我认为这篇文章没有经过仔细思考，如果我们发表了，将会成为一个笑柄。” 会后，被特地从陕西汉中召回的周培源对刘西尧说：如果在《红旗》这样一个世界性杂志发表这样的文章，将来，大家都会陷入尴尬。“相对论是可以讨论的，但无法被推翻。” 这些大科学家们不同程度的反对，表明科学良心不会轻易泯灭。 1970年3月，中央文革小组组长陈伯达到北京大学召开集会，要求全面开展批判爱因斯坦和相对论的群众运动，甚至要求中小学生也参加进来。 在这种明确表态下，中科院革委会专门成立了“相对论批判办公室”和刊物编辑部。三个月后，批判专集出版，名字叫《相对论问题讨论》。这本文集收录的六篇文章中，有一篇较客观地肯定了狭义相对论的正确性。但其余五篇都不遗余力批判相对论，尤以上海一个中学教师的文章为甚。他说：“爱因斯坦不仅在政治上是反动的，在哲学上是唯心的，在科学上也是十分荒谬的”；“光速不变原理是形而上学的谬论”；“光速不可超越是自欺欺人的谎言”。 1970年，这场气势汹汹的批判运动的阵地转移到了上海，成为姚文元直接领导下的“上海市革命委员会写作组”的重要任务。此时，爱因斯坦成了“本世纪以来自然科学领域中最大的资产阶级反动学术权威”，相对论则是中国某些反动派用以争夺青年一代、“复辟资本主义的工具”。 对爱因斯坦及相对论的批判并不孤立。那时，几乎所有自然科学领域都受到“以阶级斗争为纲”和“政治指导一切”的影响，包括数学、心理学、遗传学、化学共振论、机械学、电磁场理论……甚至建筑学和优生学都没能逃脱“资产阶级反动学术理论”的待遇，哥白尼、伽利略、巴甫洛夫、居里夫人、维纳、孟德尔、摩尔根、麦克斯韦、鲍林等知名科学家，在这个东方文明的摇篮，都成了反动学术的代言人。 轰轰烈烈的批判相对论运动持续到1976年，报纸杂志上发表了百余篇文章，大部分充斥了毫无科学依据的夸张“梦呓”。 那个年代，尽管面对政治压力，这项批判也被许多人认为是件“蠢事”。许多“学习班”的最初成员在批判中期相继转向。 1977年，筹备14年之久的《爱因斯坦文集》（第一卷）终于正式出版。 1979年春，为纪念爱因斯坦诞辰100周年，科学界人士在北京集会。这次会议标志着中国批判爱因斯坦的闹剧的终结。 也正是在那时，一位清华附中的高中生胡大年在报纸上读到了“拨乱反正”后的《爱因斯坦传》，从此迷上了爱因斯坦研究。此后若干年，他始终没有忘记这个少年时代的“偶像”。留学海外后，他有机会用近10年的时间，进行相对论在中国传播的课题研究。 胡大年这样概括中国社会变迁与相对论传播的关系：“20世纪20年代的军阀战乱是爱因斯坦未能访华的根本原因。三四十年代的抗日战争耽误了理论物理学在中国的发展。六七十年代的极左政策和极端实用主义，造成了社会上对基础理论科学的蔑视，成为导致批判相对论运动的根本原因之一。” ========================================================================= 第209条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-16 13:13:37.0 发表 来自： 发送短消息 203 我转发这篇东西并没有月到中秋先生所说的那种意思。作为一个经历了许多风风雨雨、是是非非的人，我不希望自己说一些对未来不负责的话，在将来重新面对时感到后悔和羞愧。 直到最近我还能听到一些当年的亲历者说起往事，许多人认为在当年质疑相对论的人中大约有百分之七十的人都是出于发展认识的动机，认认真真地做学术，他们确实认为相对论有不合理的地方，需要批评纠正。大约只有百分之三十的人是出于某种非学术目的，或者没搞懂相对论，在无知地胡闹。这与今天的情况有点相似。但是，后来的学术权威和某些力量把这种科学探索与肆意胡闹混为一谈、一概而论，一个政治棒子打翻了所有的人，实际上产生了许多非常不好的后果。 ========================================================================= 作者:相对论研究者 于 2005-06-16 13:29:23.0 发表 来自： 发送短消息 我转发那篇东西“诞生百年纪念 相对论在中国的一段遭遇”，就是资料性质，给你们多提供一点信息。如果需要加以说明，我想说的是质疑或者超越相对论并不是你们今天才开始做，100年来中外的科学家一直在做，你们只是接力赛的一个环节，也许是最接近终点的一棒，我对你们中的真才实学者很佩服，尽管我不同意，或者不完全同意你们的观点和理论。 ========================================================================== 第214条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-16 19:40:04.0 发表 来自： 发送短消息 我曾经说成惠天先生的“科普：相对论最通俗的表述”是比较不错的相对论科普文章，但是成惠天先生说“你的速度也达到30万公里/秒，而你所看到的光相对你仍然是原有速度，那就说明，时空已经被压缩到零了。自然，超过光速，时间就是负数了，即，发生时空倒退。”这在相对论内部也有不同意见，原因是狭义相对论公式不适合于讨论相对速度为光速的情况。例如应用相对论速度变换公式Ux'=(Ux-v)/(1-vUx/C2),成惠天先生说的情况v=C,Ux=C,Ux'=0/0,是一个不定值。进行理论思考，假设一个光源间隔一秒发出两个光脉冲，一个观察者跟在第二个光脉冲上，根据光速不变假定，任意参照系计算的两个光脉冲间距都始终为30万公里。但是如果象成惠天先生说“你的速度也达到30万公里/秒，而你所看到的光相对你仍然是原有速度”，就会出现“静止系”计算的两光脉冲距离为30万公里，“光速系”计算的两光脉冲距离以光速不断增加。另外，说“发生时空倒退”，它的意思多指发生了事物发展的逆过程，例如一棵庄稼缩小为种子，光线还原给太阳，雨水从大地中飞出飞向太空……发生这种现象的可能是缺乏实验证据的。如果观测者的相对速度可以左右事物发展的前进或倒退，这将是一个混乱的，没有物理规律的世界。正是为了使相对论能够讨论相对速度为光速或超光速的情况，一些人给出了相对论的“改良版”…… 走出真理成立的领地，真理会变成谬误。因此，我觉得对相对论的科普应该尽量避免随意性，应该把握在不与相对论的本意发生矛盾的前提下为好。 ============================================================================ 第226条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-17 20:22:42.0 发表 来自： 发送短消息 回110李家祈 在广义相对论中，对光在引力场中的运动有三方面：光的引力红移，光在引力场中的弯曲，雷达回波的延迟。 1、引力红移 当光在引力场中传播时，它的频率和波长会发生变化。一个在太阳表面的氢原子发射的光到达地球时，它的频率比地球上氢原子发射的光频率要低一些，也就是红移了（在可见光中，红光频率最低，所以一般把频率降低的现象叫做红移，相反就叫蓝移）。 2、光线弯曲 在广义相对论中，光不仅有动质量，而且有引力质量。由于物体在引力场中运动时，引力的作用要使它们的轨道偏向引力源，所以，根据等效原理可以判断，具有引力质量的光在引力场中传播时，也以曲线形式运动。一束星光射向地球时，如果途中没有引力场，星光将以直线传到我们的地球，但当太阳出现在星体与地球之间时，光线发生弯曲，通过太阳表面附近引力场的星光，偏转角大约为1".75。 3、雷达回波的延迟 在地球上使用雷达向其他行星发射一束电磁波脉冲，电磁波到达其它行星之后将发生反射，然后再回到地球并被雷达接收。在两种情况下测量雷达电磁脉冲来回一次的时间，一是脉冲来回的路途远离太阳，这时太阳的影响可以忽略不计，二是脉冲来回的路途要经过太阳附近，受到引力场的作用，在第二种种情况中，脉冲的运动时间要比前者长一些，这就是雷达回波延迟。 ========================================================================= 第228条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-17 20:40:56.0 发表 来自： 发送短消息 再回110李家祈 关于光在引力场中的速度的一种通俗说法： 在强引力场中，按照与空间弯曲的不同走向，光的颜色会发生不同程度的改变，产生所谓的“光的红移或者蓝移”现象。人们发现光有这样的特性，它的速度是绝对不变的，但它的频率或者波长能够改变，影响光子能量的惟一因素就是频率，也就是它的颜色。颜色越暗红，频率越小，能量就越低，反之，颜色越蓝紫，频率越高，能量也就越高。当光子失去能量时，频率降低、波长变长，颜色变红，物理上把这种现象叫做“红移”；相反，如果获得了能量，光的特征就会反着改变，而颜色也变得更幽蓝，这叫“蓝移”。 ============================================================================= 第232条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-17 21:44:48.0 发表 来自： 发送短消息 作为今天的结束，我想转引一篇关于广义相对论的通俗介绍，这是中科院理论物理研究所李淼研究员“弦论通俗演义”中的一段文字，未经许可，转载于此，希望李淼先生海阔胸怀慷慨宽容。 我们假定读者已学过狭义相对论，甚至一点广义相对论，这样我们就可以相对自由地从不同角度来看广义相对论。广义相对论的基本原理是等效原理：在引力场中，在时空的任何一点都可以找到一个局部惯性系，物理定律在这个局部惯性系中与没有引力场时完全相同。爱因斯坦本人更喜欢将局域引力譬喻成局部加速所引起的结果。这样，局部惯性系类似于黎曼流形中一点的切向空间，加速则可以用一个二次的座标变换来消除。引力可以用黎曼几何中的度规来描述，在一个局域惯性系中，度规变成狭义相对论中的闵氏度规。爱因斯坦进一步说，如果引力效应可以用一般的座标变换来消除，则该引力场完全等价于无引力场。如此则一个非平庸的引力场必须具有曲率。 爱因斯坦的引力理论是标准的场论，而他相信物理的基本要素就是场，这是他高度评价麦克斯韦工作的原因。 一个试验粒子在引力场中的运动轨迹是测地线，而运动方程可以由变分原理得到。这个变分原理说，连结时空两点的粒子轨迹使得总的粒子的固有时成为极大-粒子的固有时是欧氏空间中测地线长度在闵氏空间中的推广。这种几何变分原理早就用在光学中，光的轨道使光程取极小值，这是费马原理。当地球环绕太阳运动时，人们可以想象，太阳产生的引力场使得太阳周围的时空发生一点点弯曲，从而使得地球的测地线发生弯曲。在时空中，这个测地线并非是闭合的。一般说来，它在空间中的投影也不是闭合的，这样就有了水星近日点进动-这里，时空同时弯曲起了关健作用。同样，一个无质量的粒子如光子在引力场中的测地线也是弯曲的，尽管光的固有时总是为零，测地线的变分原理稍稍有点复杂。爱因斯坦在广义相对论完成之前就预言了光线在引力场中的弯曲，他仅用了等效原理，这等价于仅仅用了度规的时间分量，这样算出的弯曲角度是正确结果的一半。同样，要算出正确的结果，必须计及空间的弯曲。决定时空曲率的是物质的能量和动量分布，这就是爱因斯坦著名的引力场方程。在方程的左边是一种特殊的曲率，现在叫做爱因斯坦张量。在方程的右边是能量-动量张量。爱因斯坦 经过断断续续八年的努力，在1915年年尾才最终写下正确的场方程。(从1907到1911有三年半的时间，他发表了关于经典幅射理论的文章，关于狭义相对论，关于临界弥散，甚至尝试修改麦克斯韦方程以期得到光量子，就是没有发表关于广义相对论的文章。) 1915 年11 月25 日，爱因斯坦在普鲁士科学院物理-数学部(那时的科学没有今天专业化得利害，今天的一些物理学家往往以不能与数学家沟通为自豪) 宣读了一篇题为《引力的场方程》文章。他说：“相对论的一般理论作为一个逻辑体系终于完成”。1915 年11 月，爱因斯坦每一个礼拜完成一篇文章。11 月4 日，在一篇文章中他写下不完全正确的一种场方程，该方程线性化后成为牛顿-泊松方程。11 月11 日，他写下另一个场方程，方程的左边是里奇(Ricci) 张量，方程的右边是能量-动量张量，他还要求度规的行列 式等于一。11 月18 日，爱因斯坦仍然相信度规的行列式必须等于一。在这篇文章中他发现两个重要效应，爱因斯坦非常运气的是太阳的中心力场对应的度规的行列式的确等于一——史瓦兹希尔德于次年一月发现了严格解，五月即死于在俄罗斯前线得的一场病。爱因斯坦发现的第一个效应是水星近日点进动。勒维利埃(Jean Joseph Le Verrier) 1859 年观察到的水星每百年45 秒的进动完全可以用爱因斯坦的新的理论来解释。这个发现是如此令人激动，爱因斯坦此后一连几天不能平心静气地回到物理上来。第二个发现是，他以前计算的光线弯曲比正确的结果小一半，这时他计及了度规的空间部份。11 月25 日，爱因斯坦写下了一直沿用至今的引力场方程。爱因斯坦放弃了度规行列式等于一的物理要求，但将它作为对座标选取的一种条件。 爱因斯坦当时还不知道场方程的左边满足比安基等式，从而方程右边自动满足能动量守恒定律。能动量守恒定律被爱因斯坦看成一个条件。由于引力常数很小，引力往往在一个很大的系统中才有可观测效应。相互作用的大小通常可以用动能与势能之比来定，对于处于束缚态的系统，这个比例大约是1，所以我们常常说束缚态是非微扰的。不需要计算，我们知道地球在太阳引力场中的势能大约等于它的动能。同样，电子在氢原子中的电势能大约等于它的动能。可是电子与氢原子的原子核-质子-之间的引力相互作用就非常非常小了，它与电子的动能之比大约是10 的负40 次方！所以我们常常说引力是自然界中最弱的相互作用。用广义相对论的语言说，时空非常难以弯曲。看一看爱因斯坦的场方程，它的左边是曲率，右边是牛顿引力常数乘以能-动张量。能-动张量引起时空弯曲，而牛顿引力常数则很小，可以说时空的强度则很大-比任何金属要大得多。 在谈到广义相对论的实验验证时，人们常提到的是三大经典验证：引力红移，光线弯曲和水星近日点进动。时至今日，广义相对论通过了远远不止这些验证。即使当验证还很少时，人们已经认为广义相对论是有史以来最完美和最成功物理理论。恐怕即使今天人们还可以这样说。广义相对论的最完美之处在于它是一种原理理论，即整个理论建立在一些简单的原理之上，尽管它是一个物理理论，它的逻辑结构几乎可以媲美于欧几里得几何。它也是有史以来最成功的理论之一，它解释了所有己知的宏观的包含引力的系统，这包括整个可观测宇宙在内。其精 度经常在万分之一，在等效原理情形，精度已达10 的负13 次方！ 广义相对论的完美主要来源于它所用的基本语言：几何。可以说爱因斯坦的直接继承人， 今天仍然活跃的即那些在gr-qc 电子档案馆贴文章的人，仍然坚持用这种语言。这种语言似乎与量子力学有着本质的冲突，从而与粒子物理学家所惯用的语言有着本质的冲突。这里我们不想强调这种冲突，但了解这种冲突的存在是有好处的。60 年代之前在相对论界和粒子物理界之间存在着很少的对话，这在费曼的故事中很好地体现出来。费曼有一次参加在北卡州(North Carolina) 召开的相对论界的会议。他出发之前忘记了带详细地址，所以他下了飞机后向人打听有无看到一些相对论专家去了何处。人家问他相对论专家是一些什么样的人，他说， 就是一些嘴里不停地念叨Gmunu 的人，这人很快知到他指的是谁。 =========================================================================== 第233条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-17 21:53:39.0 发表 来自： 发送短消息 231 就在我准备下网的时候，看到了齐新先生的问题，我明天要参加一个会议，后天还有一个活动，怕是没有时间及时回答。我希望月到中秋先生能够回答一下这个问题，这几天看网上的相对论讨论，我觉得月到中秋先生很有才华，齐新先生很爱思考问题，我认为你们二人应该互相学习，这对你们的学业提高是很有好处的。 ========================================================================== 第246条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-20 21:51:03.0 发表 来自： 发送短消息 回120 请教相对论研究者： “真空中的光速恒为常数c” 更详细的表述是“在真空中任意惯性系中的光速恒为常数c”。 问题是：这种假定是不是真实的假定？ 我们的实验结果是在真空中得到的，还是在真空管中或太空中得到的？ 如果不是在真空中的测试结果，能否说是真空中的光速？ 我们又如何确定“在真空中任意惯性系中的光速恒为常数c”？ ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 真空中的光速不变假定是一个不必依赖实验事实的理论假定。关于这一点，我赞同胡宁院士在给《狭义相对论实验基础》做序时阐明的观点：初次学习狭义相对论的人，往往误认为迈克尔逊实验或“光速不变性”是狭义相对论的基础。但是，在相对论出现以前，斐兹杰惹和洛仑兹已经在以太论的基础上对迈克尔逊实验的结果给出了解释。因此，迈克尔逊实验的零结果既可用以太论来解释，也可用相对论来解释，也就是说，它既不否定光速不变，也不肯定光速不变。所以，企图用迈克尔逊类型的实验来进一步更准确地验证光速不变将是没有意义的。事实上，“光速不变原理”是爱因斯坦在那些企图寻找“光以太”的实验所显示的否定结果启示下，为了解决电磁现象与经典力学理论之间的矛盾而提出的一个新的科学假设，并进而从这个假设和相对性原理出发建立了狭义相对论。 ======================================================================== 第249条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-22 21:15:05.0 发表 来自： 发送短消息 35 作者:月到中秋 于 2005-06-11 16:07:32.0 发表 来自： 发送短消息 楼主看来是位老教师了。 可惜，现在论坛上这几位反相的，都是你用任何道理都拉不回来的笨牛！所以，劝您也就别对牛弹琴了！ +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 你把批判相对论的人称为“笨牛”，这种立场非常不好。首先你会根据这种立场把自己摆在绝对正确的位置，但是我几天来阅读你的维相贴，发现你并未能准确理解相对论，维护大家公认的相对论，你有许多自以为是的说法，并不是相对论的东西，例如你的所谓科普版相对论。其次你会根据这种立场把相对论僵化为绝对真理，这是不符合科学认识发展逻辑的，尽管从相对论逻辑体系内部几乎找不到相对论的不完备缺陷，但是相对论作为一种模型，它对实验的解释很难永远不变，它是需要根据认识进步不断进化发展的，这也是爱因斯坦本人的态度，所以会有从狭义相对论到广义相对论的进步，以及到统一场论的探索。 ========================================================================= 第252条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-22 21:42:33.0 发表 来自： 发送短消息 202 真空中的牛顿时空结构、相对论时空结构、量子力学时空结构分别被用来解决宏观低速问题，微观高速问题和引力问题，粒子物理学问题，它们各有应用场合，各有成立条件，这是客观物质的多方面性、多层次性、多种运动形式和多种作用形式造成的，他们并不相互矛盾。就象你的相互作用观里，也不止一种相互作用形式，它们各有用武之地。 ========================================================================= 第253条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-22 21:49:50.0 发表 来自： 发送短消息 152 前几天参考消息有篇报道，意思是我们对时间究竟是什么还没有搞清楚。 该报道引述的一个例子很有趣： 假如时间是不断流逝的，那么时间流逝的速度是多少呢？一个很自然的解释会是“时间每秒流逝一秒”，即1秒/秒，亦即1。呵呵，时间的流逝速度成了一个无量纲的量了。 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 时间反映运动连续性，速度反映他物他事相对时间的变化快慢，变化率。时间相对时间的变化快慢，变化率——的确应该是无量纲的1。 ============================================================================ 第254条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-22 21:56:18.0 发表 来自： 发送短消息 249 我们可以问： 既然宇宙都可以通过一次大爆炸产生，并从简单发展进步到复杂，那么宇宙中还会有什么东西可以不发展进步吗？ ============================================================================ 第260条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-23 21:15:41.0 发表 来自： 发送短消息 这些天通过研究这里的批评相对论讨论，通过继续研究相对论，我认为我应该对自己原来的一些说法做些修正，这种态度转变是非常困难的，甚至是非常痛苦的，但是，作为一个科学工作者，我的做学问原则不允许我表里不一。关于这种转变的原因，我准备过一段时间详细说明。 1 不排除相对论与其它学科的认识存在严重矛盾的情况。也许在过去我们过多地在相对论中自言自语，缺乏与其它学科认识的比较研究。或者说相对论的革命并不彻底普遍，在相对论中推翻了的概念在其他学科中依然成立，这必然导致矛盾冲突。为此收回“所有的现代物理学都是以狭义相对论为基础的”观点。 2 尽管相对论解释了许多实验，但是否揭示了导致实验的本质原因，需要继续研究。相对论使用运动学效应和弯曲时空理论解释的实验，也可以使用动力学效应和相互作用理论做出解释，而且似乎后者的解释更加贴近事实的本来面目。因此收回“所有的物理学所取得的成就都证明了狭义相对论的正确性”这种说法。 ============================================================================ 第265条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-23 21:54:48.0 发表 来自： 发送短消息 261 1 在理论上假定了——光速不变。 2 在理论上为了保证光速不变，要求时间和长度按照光速不变的要求变化。 3 在实验上很难直接测量到光速不变假定所说的“光速不变”，或者说在实验上很难直接测量光速是否在各种情况下均为常数C，因此要获得支持光速不变假定的直接实验证据，或推翻光速不变假定的直接实验证据——都很困难。 ============================================================================ 第298条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-25 20:56:28.0 发表 来自： 发送短消息 再回257 虽然在狭义相对论内部没有你们所说的逻辑矛盾，但是与国际单位制却存在潜在冲突。例如 假设S、S’O与O’之间的相对距离在S系为L=x2-x1=vt-0=vt=1米时，在S系有一个国际米尺两端恰好与O、O’重合， 在S’系使用洛仑兹变换计算国际米尺长度L’=x2'-x1'，x1'=γ(x1-vt)=γ(0-vt)=-γvt,x2'=γ(x2-vt)=γ(vt-vt)=0,L'=x2'-x1'=γvt=γL（γ=1/sqrt（1－v2/ c2）），即在S’系使用洛仑兹变换计算S系的国际米尺长度不等于“一米”。 这就是我说的“不排除相对论与其它学科的认识存在严重矛盾的情况”。 ============================================================================= 第301条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-26 10:16:20.0 发表 来自： 发送短消息 297 也许在将来，人们会给相对论划定成立的范围和条件，可以应用的领域和条件，保留下它的合理内容，用更合理的认识取代它的“不成功内容”，就象今天的牛顿理论那样。 ============================================================================= 第303条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-26 10:26:39.0 发表 来自： 发送短消息 300 对所有“倒相者”的建议： 1 把你们最成熟的观点——连反对者都认为有继续讨论和发展价值的个人观点提炼出来，介绍给别人； 2 以公认的科学规范、学术惯例，与主流科学家和正规学术刊物、学术会议进行交流，摈弃大话、空话、假话； 3 你们能否推广你们的观点，取决于别人对你们的综合评价，别人对你们的综合评价又来源于你们自己的言行举止。 ============================================================================== 第309条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-26 11:26:37.0 发表 来自： 发送短消息 300、307 我已经注意到：卢鹤绂院士关于相对论的一些个人观点，今年宋健院士接受《人民日报海外版》记者采访时发表的关于相对论的看法，高能所原所长郑志鹏研究员最近提出的关于相对论的看法，北京相对论研究会最近的一些活动，自然科学史所宋正海研究员主持的“天地生人学术讲座”的一些活动，我看批评和超越相对论的人越来越多，人们越来越敢说出心里的想法，这是一种对你们很有利的好迹象。 ============================================================================ 第311条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-26 11:37:18.0 发表 来自： 发送短消息 续308 但是，最终人们只会接受那些相对于相对论的不足比相对论更优秀的认识。一个更好的理论一定是大家比较选择的结果，而不会是自卖自夸的结果。 =========================================================================== 第312条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-26 11:54:35.0 发表 来自： 发送短消息 20世纪的物理学革命始于相对论和量子论，它们分别以不同于经典物理学的更广角度、更新方法和更深层次研究新现象、新问题，解决经典理论解决不了的问题和困难，这对今天的超越相对论努力应该是一个重要的启示。 =========================================================================== 第341条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-27 21:30:28.0 发表 来自： 发送短消息 当年爱因斯坦提出相对论后，很难理解，经历了“只有3个人懂相对论”，“只有12个人懂相对论”的过程，今天，绝大多数研究相对论的人都已经能搞清相对论了。但是，如今网上的许多批评相对论的独创理论观点，恐怕目前“只有一、二个人能搞懂——只有作者自己能搞懂”，让我看明白这样的东西，并作出回答，要花费许多时间和精力，为此，我希望有些同志要有点耐心。 ============================================================================ 第358条回复： 参与讨论 推荐 作者:相对论研究者 于 2005-06-30 21:45:46.0 发表 来自： 发送短消息 “为相对论辩解”的结束语 20多天前，有朋友告诉我在新华网论坛有一个相对论讨论，他让我过来看看。粗略地看了几个同学的发言后，我觉得这里的很多人并没有正确地理解相对论，有些人对相对论的批判有些盲目，所以我开了个帖子“为相对论辩护”，目的是帮助大家了解真正的相对论。 随着讨论深入，并阅读大量发言，我感到这里的情况完全不是我当初想像的情况。阅读学习越多，我的心情越复杂，恰如有位朋友所说“我们今天对相对论的这些疑问，也许楼主也曾有过，只是由于时代和环境的原因，他不曾有机会自由表达。”当我学着网友敢于独立思考问题时，我发现自己几乎能对这里的所有怀疑产生共鸣。这非常象当年十一届三中全会后我们对领袖和领袖思想的态度转变。经过深思熟虑，我现在想坦诚地说，也许我们对爱因斯坦相对论进行实事求是的三七开评价的日子已经为时不远了。 对大量的相对论批评进行分析研究后，我基本同意一位朋友对相对论的评价“相对论是（有）错误的但却具有实用价值！”当我把这样的想法告诉当初建议我来新华网的朋友时，他很平静地说“我早料到会如此”。原来他早在我之前已经完成了对相对论态度的转变，这是一位与我有着同样经历的专业的相对论研究者。 顺着朋友的指导，我继续浏览了“北京相对论研究联谊会”网站，在北京相对论研究联谊会名录中，我发现了一大串熟悉的名字：马大猷院士、王绶琯院士、郑志鹏、吴水清、柳克希、李志超、陈其翔、江兴流……我不知道他们是以什么样的观点参加联谊会的活动，但我在一篇“在卢鹤绂的旗帜下团结起来”的文章中看到了这样的字眼“在卢鹤绂的旗帜下团结起来，建设好我们自己的组织——北京相对论研究联谊会，把探索和挑战相对论的研究推向一个新的高潮”。 随着对有关问题了解深入，我听朋友谈到了前国务委员、国家科委原主任宋健院士对相对论的看法，国家自然科学基金会原主任陈家洱院士对相对论的态度，高能所原所长郑志鹏教授对相对论的评价，以及国内外众多相对论研究者的工作……这些令我敬佩的前辈和师长，以及青年朋友们的努力，让我感受到了一种推动力，我开始身不由己地被吸引，并以全新的视角审视相对论，审视围绕相对论的争论…… 当我不自觉地暴露对相对论的态度转变后，我在新华网遭到了批评甚至攻击，这使我放弃了当初准备公布发生思想转变原因的想法，作为一个专业的相对论研究者，我知道自己一旦表态后的后果，我曾经以自己的相对论旧观点影响了许多人，发生转变后，我会以恰当的方式以自己的相对论新观点去影响能影响到的人，但不会是这里了…… 我为相对论进行的辩解到此结束，感谢这里的同学和朋友对我的指教，是你们使我学到了许多新东西，是你们使我的思想发生了符合历史潮流的转变。祝你们的努力不断取得更大的成就，祝推动科学认识进步的力量越来越大…… |