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爱因斯坦:物理学奇异美丽的一年

时间:2023-07-31 理论教育 版权反馈
【摘要】:当物理学家将时间作为一个科学上的数量时,爱因斯坦是最重要的一个人。1905年,爱因斯坦是瑞士伯恩专利局的一位小职员,他在这一年之内写了四篇在物理学里被认为是开天辟地的学术论文,分别是关于光电效应、布朗运动、特殊相对论和质能等价。为了纪念爱因斯坦的贡献,物理学家称1905年为物理学“奇异美丽的一年”。

爱因斯坦:物理学奇异美丽的一年

莱特曼选择了公认的20世纪最伟大的科学家爱因斯坦作为这些梦的主人翁。时间是1905年4月到6月这段时间,地点是瑞士的伯恩。其实,这些梦和爱因斯坦没有直接的关系,莱特曼的选择正体现了一个物理学家的灵感与幽默感。当物理学家将时间作为一个科学上的数量时,爱因斯坦是最重要的一个人。

1905年,爱因斯坦是瑞士伯恩专利局的一位小职员,他在这一年之内写了四篇在物理学里被认为是开天辟地的学术论文,分别是关于光电效应布朗运动、特殊相对论和质能等价。这四篇论文奠定了近代物理学的基础,引进对时间、空间和质量的崭新看法。物理学界普遍认为,这里面任何一篇论文都足以作为一个杰出的物理学家的终身成就。为了纪念爱因斯坦的贡献,物理学家称1905年为物理学“奇异美丽的一年”。

古典牛顿力学里,三维空间和时间被视为四个独立的绝对坐标,每一坐标都是根直线的轴。一个物体的位置由它在三维空间的坐标决定,两个物体间的距离则由它们在三维空间的坐标决定。时间沿着时间的轴一格一格地往前移,对所有物体而言,时间都是一致的,就像在广场上挂了个大钟,每个人都看到同样的时间。但是,爱因斯坦在他的“特殊相对论”这篇论文中指出,当两个物体的相对速度接近光速时,距离和时间都不再是绝对的,两个移动物体上的时钟,快慢的速度不再一致,这就是所谓“空间收缩”“时间扩张”的概念。

假设有一对孪生兄弟,一个留在地球上,一个坐在宇宙飞船上以光速80%的速度飞向和地球距离4光年的天体再绕回来,在地球原地不动的那个兄弟度过了10年的时间,也就是衰老了10年,但是在宇宙飞船上的兄弟,却只度过了5年的时间,也就是衰老了5年,因为在宇宙飞船上时间是慢下来的。当然,我无法在此将相对论解释清楚,不过其中最重要的概念是时间并不是绝对一致的。(www.xing528.com)

莱特曼也没有在书里解释“特殊相对论”的内容,他只是在时间不是绝对一致的前提下,描写不同的时间概念下的人和事,因此,他选了爱因斯坦作为小说里做梦的人。

其实,在爱因斯坦提出“特殊相对论”之前,文学家也都有相似的幻想。1819年出版的美国小说《李伯大梦》,书里的主角有一天在野外遇到一群异人,喝了许多酒之后,在树下睡了一觉,醒过来回到村里,发现已经过了20年,太太已经过世,女儿也长大成人了。中国古代也有一个故事,一个上山砍柴的樵夫看两个老头儿在下棋,看完一局棋之后才发现他放在旁边的斧头木柄已经腐烂了,这就是“山中方七日,世上已千年”这句成语的典故,也是“烂柯”一词指代围棋的另一个典故,“烂”就是腐烂,“柯”就是斧头的柄。

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