正文

第四章 愛因斯坦和狹義相對(duì)論(1)

時(shí)間的形狀:相對(duì)論史話 作者:汪潔


1900年,20世紀(jì)的第一場(chǎng)雪似乎來得比以往時(shí)候更晚一些,這不是一個(gè)平靜的年份。在中國(guó),孫中山接任了興中會(huì)會(huì)長(zhǎng),正式登上政治舞臺(tái),以后他成為了中國(guó)第一個(gè)共和制總統(tǒng);隨后,義和團(tuán)運(yùn)動(dòng)達(dá)到高潮,八國(guó)聯(lián)軍攻入北京,慈禧太后和光緒皇帝倉(cāng)皇逃出北京城;而沉睡了900年的敦煌莫高窟也在這一年被首次打開,中華文明史被重新發(fā)現(xiàn);在歐洲,尼采死了,弗洛依德發(fā)表了他的傳世名著《夢(mèng)的解析》,巴黎正在舉辦世博會(huì)和第二屆夏季奧運(yùn)會(huì)。這一切,都帶著創(chuàng)世紀(jì)的味道。

兩朵烏云

4月27日,此時(shí)的英國(guó)倫敦,天氣還有點(diǎn)陰冷。在阿爾伯馬街上的英國(guó)皇家研究所門前,人來人往,一位紳士彬彬有禮地扶著貴婦人上了馬車,一起趕去聽普契尼的歌劇《波希米亞人》。馬車駛過后,兩位老太太望著馬車遠(yuǎn)去,羨慕地討論著剛才那個(gè)貴婦人的禮帽式樣,在兩個(gè)老太太的身邊,一個(gè)個(gè)穿著考究,表情嚴(yán)肅的紳士們走進(jìn)了皇家研究所的大門。老太太們不知道,這些紳士都大有來頭,全是當(dāng)時(shí)歐洲最有名望的科學(xué)家,他們風(fēng)塵仆仆地從歐洲各國(guó)趕來參加科學(xué)大會(huì),是科學(xué)界的一件大事。

皇家研究所的主席臺(tái)上,站著一位白發(fā)蒼蒼的老者,此人就是德高望重,而又以頑固著稱,已經(jīng)76歲高齡的開爾文勛爵(Kelvin,1824-1907)。他用他那特有的愛爾蘭口音開始了他的演講。

“The beauty and clearness of the dynamical theory,which asserts heat and light to be modes of motion,is at present obscured by two clouds.The first came into existence with the undulatory theory of light,and was dealt with by Fresnel and Dr.ThomasYoung;it involved the question,how could the earth move through an elastic solid,such as essentially is the luminiferouse ther?”

(讀者:呃,開洋文,鄙視你?。?/p>

各位聽我說,說到演講,馬丁路德金的《I have a dream》在勵(lì)志界是被引用最多的,但是在物理學(xué)界,開爾文的這段演講是被引用最多的,所有關(guān)于物理學(xué)史的書一定會(huì)引用。雖然本書不是一本嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢韺W(xué)史書,只是一本茶余飯后博得一笑的閑書,但我也不能打破行業(yè)潛規(guī)則,必須也要引用一下的。上面這段話的中文版本就很多了,五花八門,各種譯法都有,考慮到我們都是物理學(xué)門外漢,所以我盡量用大家都容易理解的口語化的語言給大家翻譯一下,至于精確性我就不管那么多了,業(yè)內(nèi)人士盡管拍磚。

開爾文演講道:“在我眼里,我們已經(jīng)取得的關(guān)于運(yùn)動(dòng)和力的理論是無比優(yōu)美而又簡(jiǎn)潔明晰的,這個(gè)理論斷言,光和熱都不過是運(yùn)動(dòng)的某種表現(xiàn)方式(熱是分子的運(yùn)動(dòng),光是電磁波的運(yùn)動(dòng))。但是我們卻看到,在經(jīng)典物理學(xué)這片藍(lán)天上有兩朵小烏云讓我們感到有些不安。自從菲涅爾先生和托馬斯?楊博士創(chuàng)立了光的波動(dòng)學(xué)說以來,我們一直都在苦苦尋覓一個(gè)問題的答案,那就是:我們的地球是如何在以太中航行的,以太這種被我們稱之為“彈性固體”的看不見摸不著的物質(zhì)存在的證據(jù)又在哪里?這就是我要說的第一朵烏云?!?/p>

毫無疑問,開爾文嘴里的這第一朵烏云就是指的麥克爾遜—莫雷實(shí)驗(yàn)不但沒有能證明以太的存在,反而貌似恰恰證明了以太的不存在。估計(jì)大家還很好奇開爾文所說的第二朵烏云是什么,他所說的是黑體輻射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和理論不一致帶來的困惑,這第二朵烏云牽出的又是一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的激動(dòng)人心的故事,但這個(gè)故事不是本書的重點(diǎn),再次推薦精彩程度遠(yuǎn)勝本書的曹天元著《上帝擲骰子嗎?量子物理史話》,看完那本書你就知道這第二朵烏云意味著什么了。

這第一朵烏云在我們耳朵里面已經(jīng)隱隱的傳來了雷聲,很快就要遮云蔽日,掀起狂風(fēng)大浪了,此時(shí)的物理學(xué)界,已經(jīng)是山雨欲來風(fēng)滿樓了。


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