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第二十七章 相对论和量子论(1)
理学的关系。理论的核心则是新的引力场定律和引力场方程,有人说,麦克斯韦在电磁场上做过什么工作,爱因斯坦在引力场也做过什么工作。广义相对论引人注目的特征之一是将牛顿力学中的引力简化为四维时空中的弯曲。J.;宇宙图景quot;的新情景不再是quot;三维空间中一片以太海洋的受迫振动quot;,而是quot;四维空间世界线上的一个纽结quot;。

    广义相对论提出了三个可检验的预言。第一个是水星的近日点的摄动,该现象指出,轨道上运动的行星在绕太阳运行时,每完成一个周期并非精确返回到空间的原来位置,而是稍稍有些前移。这一事实早在19世纪中叶就已发现,但经典的牛顿天体力学无法对摄动现象做出满意的解释。第二个预言是,光线在引力场中将发生偏转。按照这个说法,星光在经过太阳附近时,将受到太阳引力的影响而偏折。结果是恒星的机位会有一个变化。观测这一现象只有发生日全蚀时才能进行,否则太阳的强烈光线使地面上根本观测不到太阳附近的恒星光线(瑞士天文学家M.施瓦兹柴尔德对这个现象做了详细的定量描述)。第二个预言通常被称为谱线quot;红移quot;,即恒星辐射总是背离我们而去。这就是广义相对论提出的三项检验方法。但我们知道当时正是1915年,第一次世界大战的硝烟笼罩在各科学发达国家的上空。爱因斯坦正在柏林,不可能进行任何日蚀观测。

    但爱因斯坦没有停止工作,1917年,他在《普鲁士科学院院刊》上发表论文,题为《广义相对论宇宙观》。尽管其中的结论已被抛弃,但这篇论文开辟了理论物理学的一个新领域。爱因斯坦指出,quot;义相对论能为我们的宇宙结构……问题带来希望之光quot;。科学的宇宙学研究由此创立,它把宇宙从形而上学的一个分支转变为物理学和天文物理学的一部分(英费尔德1950,72;quot;论爱因斯坦和宇宙学quot;,见佩斯1982,amp;15)。

    英国无文学家A.爱丁顿在战时研究了爱因斯坦的著作(见第25章),并很快成为爱因斯坦思想的忠实信徒和热情宣传者。他后来写了大量著作,包括权威性的《引力相对论理论报告》(1918),学术著作《相对论的数学理论》(1923),两部通俗著作《空间,时间和引力》(1920)以及《物质世界的本质》(1928),此外还有大量的演讲,文章和小册子。P.A.M.狄拉克回忆说,他在布里斯托尔大学读书时,就是通过爱丁顿的著作才最初接触到相对论的。更为重要的是,第一次世界大战刚一结束,爱丁顿立即在1919年组织了一支英国日蚀观测队,去检测星光经过日全蚀太阳时将发生偏转的预言。与预言相符观测结果立即震撼了全世界的科学家和公众。

    今天很难想像1919年世界科学界的无限兴奋之情。两支观测队分别出发,一个派往巴西的索布拉尔,另一个由爱丁顿率领来到西班牙所属圭那亚海岸附近的普林西比岛。1919年秋,观测数据进行了整理和分析后,在11月6日召开的英国皇家天文学学会和皇家学会的联席会议上天文学家们宣布:quot;星光确实按照爱因斯坦引力理论的预言发生了偏折。quot;皇家天文学会的侧察部杂志和《皇家学会会刊》都对历史性的会议作了充分报道。著名科学家J.J.汤姆森是会议主席,他宣称:这是quot;自牛顿以来引力理论的一项最重要的成果quot;,是quot;人类思想的最伟大的成就quot;。第二天,1919年11月7日,历来严谨的英国《泰晤士报》赫然出现了醒目的标题:quot;科学中的革命quot;,两个副标题是quot;宇宙新理论quot;,quot;牛顿观念被推翻quot;。11月8日,《泰晤士报》又发表了
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