相對論的另類意義

資料來源:青年時訊

2002年8月8日

相對而言,青少年樂觀激情,屬理想主義者,中老年悲觀沉思,屬

懷疑主義者。只是,人的心態隨著生理年齡變化而變化的事實,似

乎不夠說明問題。憑本人對愛因斯坦相對論的一點“皮毛”知識,

我就覺得,若能了解些相對論的學說,從此以后,不管是青少年,

還是中老年人,看太陽、月亮或星星時,多半會變得嚴肅認真,愛

思考起來! 

相對論有狹義和廣義之分,狹義相對論原理于1905年首次提出,最

著名的當屬一個質能關系式“E=mc2”和“兩個佯謬”。

“E=mc2”,即能量等于質量乘速度的平方,原子彈爆炸的核裂變

原理即與此相關﹔“兩個佯謬”一是“尺縮現象”:快速運動著的

一把尺子跟它靜止狀態相比,在運動方向上長度縮短了﹔二是“時

間變慢現象”:快速運動的參考系中的鐘與靜止參考系中的鐘相比

,它走得慢了。 

目前,影響人們接受“兩個佯謬”的困難在于,除了實驗上的障礙

,還有觀念上的原因。“兩個佯謬”中的快速運動,是指接近光速

(每秒30萬公里)的運動。如今,只有歐美一些國家大型加速器的

物理模擬實驗方能辦到。至于大家的日常經驗,別說是接近光速,

即使乘坐超音速的協和飛機,也不是人人都能享受的服務。記得,

當年讀書的課堂上,老師講到“光速是不可逾越”,就有同學舉手

發言,愛因斯坦錯了!因為,思維的速度就比光速快。不到1秒鐘

時間,他便回想起兒時放牛的情形。據說,那老師現不再教書了,

而在香港經商,可見,他的思維速度也一點不慢。 

我猜想,相對論之所以難懂,與牛頓的傳統力學深入人心有關。它

還類似于1+1=2問題,地球人都知道。可是,一加一為何等于二?

只有陳景潤等數學家關心,一般人不會留意的。同理,面對每天每

時生活其中的三維空間,(長、寬、高),愛因斯坦卻告訴我們,

還存在一個與時間有關的“相對時空”,自然就有些讓人費解了。 

此外,讓人費解的還有廣義相對論的“宇宙觀念”。簡言之,宇宙

被想象為無限延伸的四維圓柱,空間是具有恆定正曲率的三維球體

(黎曼式的),時間則是沿著圓柱延伸。所以,愛因斯坦的宇宙在

空間上是有限的。 

遺憾的是,人類的科學事業發展到21世紀的今天,這“有限的”宇

宙依然“無邊無際”似的,叫人如何不著急?不思索?不懷疑?美

國的一項調查顯示,在兒童中間,崇拜愛因斯坦的比例高達90%。

這些兒童是否了解相對論值得懷疑,但兒童的思維往往是“開放式

”的。比如,我兒子看過《星戰前傳2》的電影,就大為驚嘆:阿

納金的飛船,忒棒!可以從這太陽系飛到那太陽系。我一聽也是,

自己剛步入中年,怎么就給“封閉的宇宙”,整得有些憂心忡忡了

呢?

向明/文