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相对论还能走多远
[楼主] 作者:pla1927  发表时间:2005/09/19 15:19
点击:317次

超过真空中光速300多倍的激光束已被制出,但这个速度依然是光速—另一种介质中光的传播速度;

  不十分了解内情的人却由此而提出了各种各样对相对论的“质疑”,甚至有人呼吁“爱因斯坦是欺世盗名的骗子”;

  然而,相对论在科学界的地位却依然巍然不可动摇。

  提出这个问题,今天决不是第一次。事实上,从相对论诞生的那一天开始,就不断有人在问:“以太”真的不存在吗?宇宙中各个地方的时间确实走得不一般快吗?光速真的不可超越? ——不可思议的相对论居然会是真的,爱因斯坦没骗我们?

  然而随着科学技术的进一步发展,越来越多的证据在支持相对论的几条基础原理:原子弹和 氢弹的爆炸以无与伦比的力量证明了这个也许是人类科学史上最伟大的方程式:E=mc2;以高速运动的放射性物质其半衰期发生了相对性改变,同“速度使时间快慢产生改变”的理论 符合得很好;有静止质量的粒子在高能加速器上的加速确实随着其速度的增大而变得越来越 困难;至于“以太”,不知道现在全世界还有几个人在研究和寻找它?

  即算如此,还是有很多人对“光速最大”这一理论耿耿于怀,或许是因为它太令人失望了。就是说,依据这一理论,无论我们的科技怎样发展,都不可能把有静止质量的宇宙飞行器加 速到真空中的光速——30万公里每秒。这样一来,驾宇宙飞船在星系间作一次旅行对每一个人来说当然已不可能,即使是去距我们最近的其他恒星周围走一趟也变得遥遥无期——相对于我们低于光速的步伐来说,它们依然是太遥远了。

  而最近发生的一件事情则“差一点”让那些“讨厌”相对论的人大喜过望:以华裔科学家王理军博士为首的美国NEC研究所的几位研究人员,宣布了一项引人注目的科研成果,即他们在实验室中得到了速度为300多倍真空光速的激光束。

  科学界因此轰动。许多人对爱因斯坦狭义相对论中提出的30万公里每秒的光速极限提出质疑,甚至于有人在网站上发表文章,攻击爱因斯坦为“欺世盗名”的“骗子”。

  然而现在,在7月20日英国《自然》杂志发表了王理军的这篇重要论文之后,NEC的这些实验人员却站出来为相对论作起了辩护。他们澄清,他们的发现与相对论描述的物理规律并不矛盾,只是人们对实验结果产生了误解。在相对论中,每秒30万公里的真空光速仅仅是对有静止质量的物质的速度极限。而对于没有质量的光波,物理学家们说它可以传播得更快。

  在水、空气或玻璃等介质中,光的传播速度可以低于30万公里/秒;罗兰德科研所及哈佛大学的研究人员说,当光从充满过度冷却的原子的气室中通过时,速度甚至于可以降到1英里/小时。

  而王理军和他的同事们在实验中却用了更为特殊的一种介质。他们在实验中将一束激光射向装有铯原子蒸汽的气室,通过调整激光脉冲的频率,使其与铯原子的跃迁能相吻合,激光脉冲便获得了令人难以置信的超高速度。

  通过实验室中人造的这种介质,光的速度被提高了三百多倍。“这与狭义相对论并不矛盾,”研究人员声明,“实验可以通过现有的与相对论一致的物理理论得到解释。实际上,这个实验就是基于通过目前的物理理论的计算而设计的。”

  看来,爱因斯坦和相对论在科学界的地位依然不可动摇。但它就会是永恒的真理吗?

  相对论最初是作为一种新的物理学思想而出现的,当时的实验条件还无法验证它的真实性。随着人们对它的进一步了解以及科技的进步使它的一些预言得到证实,越来越多的人们接受 了这种思想,从而使它同量子力学一起被作为现代科学发展的理论基础(富有戏剧性地,量子力学同相对论诞生在同一年代,并都只是一种物理学“思想”,甚至于连普朗克本人都曾 怀疑自己提出的这一理论是否正确)。然而,即算是到了现在,依然有一些以相对论为基础 所作的预言(例如黑洞中和大爆炸之初始存在着“奇点”等等)无法得到证实,相对论的正确 性依然要经受更长的时间和更高的科技来检验。

  曾经被认为是“已经非常完善了”的牛顿经典物理学,却因为爱因斯坦和普朗克的出现而显示了其中的破绽,同时因此而解决了一大堆以往悬而未决的问题,并留下了一些新的问题;更因此让人们认识到核能的巨大威力,并提出大爆炸宇宙演化标准模型。如果未来有一天,出现另一个“爱因斯坦”把相对论推翻掉,则他给我们带来的又会是什么呢?相对论,还能带领我们走多远?
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