相对论和绝对时间

任何物理学说都只不过是理论，在这个意义上，它只能是暂时的：你永远不能证明它。不管实验的结果多少次和某种理论相一致，你永远不能断定下一次的结果不和该理论相冲突。另一方面，一旦找到哪怕一个单独的和理论预言不一致的观测，就足以将该理论证伪。正如科学哲学家卡尔·波普强调的，一个好的理论应以下面的事实为特征：它做出一些在原则上可被观测证伪的预言。每一回观察到和预言相一致的新实验，该理论存活，我们就增大对它的信赖；但是一旦发现和预言不一致的新观测，我们就必须抛弃或者修正该理论。

毕全功于一役地设计一种能描述宇宙的理论，实际上是非常困难的。换一种方法，我们可将这个问题分成一些小块，并发明一些部分理论。其中每一种部分理论描述并预言某些有限种类的观测，而忽略其他的量的效应，或者将这些效应用简单的数的集合来代表。这样的方法也可能完全错了。如果宇宙中任何事物都以一种基本的方式依赖于其余事物，用隔离法来研究问题的部分也许不可能接近完整的答案。尽管如此，我们过去正是用这种方法取得进展。最好的例子仍然是牛顿引力论，它告诉我们两个物体之间的引力只依赖和每个物体相关的一个数，即它的质量，但和物体的构成无关。这样，我们为了计算太阳和行星的轨道，不需要它们的结构和成分的理论。当今科学家按照两个基本的部分理论——广义相对论和量子力学来描述宇宙这个神秘的空间。

要求所有观察者必须在光行进多快的问题上取得一致意见，迫使我们改变时间的概念。再次想象快速行进的火车。虽然在火车上把乒乓球打得上上下下的某人会说，球只行进了几英寸，但是站在站台上的某人会觉得球大约行进了40米。类似地，如果火车上的观察者发出闪光，这两位观察者在光行进的距离上不能取得一致意见。由于速度是距离除以时间，如果他们在光行进的距离上意见不一致，那么让他们在光速上意见一致的唯一办法是，他们关于该行程所花费的时间上的意见也不一致。换言之，相对论使绝对时间的观念寿终正寝！相反，每个观察者必须拥有自己的时间测量，由他自己携带的钟表所记录，而不同观察者携带的同样的钟表并不一定同步。

太阳的质量弯曲时空，使得地球虽然在四维时空中遵循笔直的路径，但我们在三维空间中看去，它却是沿着一个几乎圆周的轨道运动。这是一个很难摹绘的现象。实际上，尽管广义相对论和牛顿引力论推导的方法不同，但由它们预言的行星轨道几乎完全相同。水星轨道的偏差最大。作为最接近太阳的行星，水星受到最强大的引力效应，并且它的椭圆轨道被拉伸得相当厉害。广义相对论预言，该椭圆的长轴应该以大约每10 000年1度的速率旋转。尽管这个效应很小，但它还是在1915年之前很久就被注意到了，而且它成为爱因斯坦理论的最早验证之一。近年来，人们用雷达测量到其他行星轨道和牛顿预言的甚至更为微小的偏差，并且发现和广义相对论的预言一致。现在我们通晓了等效原理，可以着手跟随爱因斯坦的逻辑进行另外的理想实验，以展示为何时间一定会受引力的影响。这个实验是在一个巨大的玻璃球上进行的，它的直径是10米，重量达到了1.5吨。在这个球上放置了一个小型望远镜，以观察恒星的运动。

（编辑：银川站长网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!