Physics 版 (精华区)

发信站: BBS 水木清华站 (Wed May 28 08:56:54 2003), 转信

                            四

     没有几个定律可以冠以“万有”的头衔，就像牛顿引力那样。

     这个定律在整整两个世纪中经受住越来越严格的检验，那些和理论
不符的观测要么在不久之后被证明是误差，要么更加深了人们对于牛顿的
笃信——天王星的轨道异常，于是万有引力定律告诉你，把望远镜对准某
处，你会发现新的天体。于是勒维耶发现了海王星，于是在那之后几乎没有
人会再怀疑牛顿引力定律。

    人类的智慧能够产生这样的奇迹，物理学能够有这样的威力，这简直
和某人一样不可思议。

     不过20世纪初的时候，水星和月球轨道都有些无法解释的行为，后
一个其实是观测误差，而前一个，预示着这个古老法则的失败。
一个其实是观测误差，而前一个，预示着这个古老法则的失败。

     对于爱因斯坦来说，这些可疑的矛盾并没有多大意思，他追求的是
那些最基本的原理。牛顿引力依赖于相互距离，可在不同的参考系中看，
这个距离是不一样的，（这一定让你想到库伦力，不过和引力不同的是，
那里有磁力来补充）爱因斯坦确信，违反相对性原理的理论不可能是对的
，即使那是伟大的万有引力定律。

     没有止步于足以让他一生荣耀的狭义相对论，这对于物理学实在是
件幸运的事。

     1907年，有人请爱因斯坦写一篇关于相对论的综述，这让他有机会
细细审视了自己的世界。有一天，“我正坐在伯尔尼专利局的桌旁时，突
然出现一个想法：‘如果一个人自由下落，他将感觉不到自己的重量。’
这被爱因斯坦称为是一生中最快乐的思想，（它的准确表述是，惯性质量
和引力质量相等）在这样的参考系中，没有引力，狭义相对论控制一切，
这是爱因斯坦为世界新添的规则，叫做等效原理（实际上在和量子力学结
合后，这是个很让人迷惑的原理）

     既然有了引力，那么就不该总是局限于惯性系，可是像在牛顿——
麦克斯威理论时出现的那种超恶的参考系变换是不能忍受的，所以爱因斯
坦要求所有的物理定律在所有的参考系下都具有原来的形式，这当然又是
出于他那种与生俱来的美感。
这是爱因斯坦为世界新添的规则，叫做等效原理（实际上在和量子力学结

     几天后，他用这两个原理进行了最擅长的思想试验，发现引力越强
的地方，时间就流失的越慢。这些论证直到今天都没有人能够做什么改进。

     然后他开始考虑引力和相对论的统一，一个多月后，他决定放弃。
引力是那样一个庞然大物，爱因斯坦还没有做好准备。他决定去关心一下
“小东西的天地”，因此，他埋头于原子，分子，辐射，一直到1911年，
他的心又回到了引力。

     小东西的天地最终为他赢得了诺贝尔奖，而引力让他成为我们这个
时代的思想导师。在物理学里， 最美丽的理论是属于引力的，最难的问
题是属于引力的，最天才的学者也属于引力。这种情况，直到今天也没有
改变（一家之言，无意引起争端）。