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廣義相對(duì)論誕生百年 為辯證唯物主義時(shí)空觀提供科學(xué)依據(jù)

繼1905年創(chuàng)立狹義相對(duì)論之后,1915年,愛(ài)因斯坦初步完成了廣義相對(duì)論的理論建構(gòu)。廣義相對(duì)論創(chuàng)立之時(shí),理論物理學(xué)家玻恩曾評(píng)價(jià)其是“認(rèn)識(shí)自然的人類思維最偉大的成就,哲學(xué)的深?yuàn)W、物理學(xué)的洞察力和數(shù)學(xué)的技巧最驚人的結(jié)合”。廣義相對(duì)論深化了人們對(duì)物質(zhì)與時(shí)空的認(rèn)識(shí),對(duì)物理學(xué)、宇宙學(xué)乃至哲學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。今年時(shí)值廣義相對(duì)論創(chuàng)立100周年,學(xué)界積極回顧這一人類偉大成就,探討其如何推動(dòng)思想與知識(shí)的進(jìn)步。

  實(shí)現(xiàn)自然定律的普遍有效性

在狹義相對(duì)論中,愛(ài)因斯坦提出光速不變與相對(duì)性原理。然而,在他看來(lái),狹義相對(duì)論并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自然定律的普遍有效性,慣性系中的絕對(duì)加速度使物理學(xué)關(guān)于引力的理解陷入循環(huán)論證:“如果有一物體離開(kāi)別的物體都足夠遠(yuǎn),那么,它運(yùn)動(dòng)起來(lái)就沒(méi)有加速度,而只是由于它運(yùn)動(dòng)起來(lái)沒(méi)有加速度這一事實(shí),我們才知道它離開(kāi)別的物體是足夠遠(yuǎn)的。”

愛(ài)因斯坦提出質(zhì)疑:相對(duì)論這一自然定律是否只局限于慣性系?一個(gè)自伽利略時(shí)代就已澄清的事實(shí)——自由落體的加速度與物體的重量無(wú)關(guān),重新進(jìn)入愛(ài)因斯坦的視野。愛(ài)因斯坦抓住這一科學(xué)事實(shí)背后的意義,立足于“在引力場(chǎng)中一切物體都具有同一加速度”這一實(shí)驗(yàn)事實(shí),將經(jīng)典力學(xué)中“引力質(zhì)量等同慣性質(zhì)量”這一線索上升到等效性原理的高度,從而為相對(duì)性原理擴(kuò)展至非慣性系提供了可能。

“廣義相對(duì)性原理的確立,解決了自然定律能夠應(yīng)用于一切坐標(biāo)系的問(wèn)題,深化了對(duì)引力本質(zhì)的揭示,推動(dòng)了宇宙學(xué)說(shuō)的發(fā)展。”上海社會(huì)科學(xué)院研究員成素梅表示,廣義相對(duì)論對(duì)我們認(rèn)識(shí)物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)、空間和時(shí)間之間的內(nèi)在關(guān)系具有重要的理論意義。

廣義相對(duì)論為現(xiàn)代宇宙學(xué)、天體物理學(xué)的研究提供了理論工具。愛(ài)因斯坦于1917年發(fā)表的《根據(jù)廣義相對(duì)論對(duì)宇宙學(xué)所作的考查》一文,被認(rèn)為是現(xiàn)代宇宙學(xué)的開(kāi)端,在這篇文章中,他提出了一個(gè)靜態(tài)的、均勻的、有限但無(wú)邊的宇宙模型。基于廣義相對(duì)論所預(yù)言的引力場(chǎng)內(nèi)的時(shí)間膨脹、譜線紅移、光線彎曲、行星軌道近日點(diǎn)運(yùn)動(dòng)等現(xiàn)象,此后都被觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證。

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[責(zé)任編輯:趙光菊]