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第12部分

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因此,笛卡兒認為一無所有的空間並不存在的見解與真理相去並不遠。如果僅僅從有質物體來理解物理實在,那麼上述觀念看來的確是荒謬的。將場視為物理實在,的表象的這種觀念,再把廣義相對性原理結合在一起,才能說明笛卡兒觀念的真義所在;“沒有場”的空間是不存在的。

(3)廣義的引力論

根據以上所述,以廣義相對論為基礎的純引力場論已不難獲得,因為我們可以確信,“沒有場”的閔可夫斯基空間其度規若與(1)一致一定會滿足場的普遍定律。而從這個特殊情況出發,加以推廣,就能匯出引力定律,並且在此推廣過程中實際上可以避免任意義性。至於理論上進一步的發展,則廣義相對性原理並沒有十分明確地作出了決定;在過去幾十年中,人們曾經朝著各個不同方向進行控索。所有這些努力的共同點是將物理實在看成一個場,而且是作為由引力場推廣出來的一個場,因而這個場的場定律是純引力場定律的一種推廣。經過長期探索之後,對於這一推廣我認為我現在已經找到了最自然的形式,但是我還不能判明這個推廣的定律能否經得起經驗事實的考驗。

在前面的一般論述中,場定律的個別形式問題還是次要的。目下的問題主要是這裡所設想的這種場論究竟能否達到其本身的目標。也就是說,這樣的場論能否用場來透徹地描述物理實在,包括四維空間在內。目前這一代的物理學家對這個問題傾向於作否定的回答。依照目前形式的量子論,這一代的物理學家認為,一個體系的狀態是不能直接規定的,只能對從該體系中所能獲得的測量結果給予統計學的陳述而作間接的規定。目前流行的看法是,只有物理實在的概念這樣削弱之後,才能體現已由實驗證實了的自然界的二重性(粒子性和波性)。我認為,我們現有的實際知識還不能作出如此深遠的理論否定;在相對論性場論的道路上,我們不應半途而廢。

相 對 論 簡 史

[英]史蒂芬·霍金著

十九世紀後期,科學家相信他們對宇宙的完整描述已經接近尾聲。他們想象一種叫“以太”的連續介質充滿了宇宙空間,就象空氣中的聲波一樣,光線和電磁訊號是“以太”中的波。

然而,與空間完全充滿“以太”的思想相悖的結果不久就出現了:根據“以太”理論應得出,光線傳播速度相對於“以太”應是一個定值,因此,如果你沿與光線傳播相同的方向行進,你所測量到的光速應比你在靜止時測量到的光速低;反之,如果你沿與光線傳播相反的方向行進,你所測量到的光速應比你在靜止時測量到的光速高。但是,一系列實驗都沒有找到造成光速差別的證據。

在這些實驗當中,阿爾波特·邁克爾遜和埃迪沃德·莫里1887年在美國俄亥俄州克里夫蘭的凱斯研究所所完成的測量,是最準確細緻的。他們對比兩束成直角的光線的傳播速度,由於圍著自轉軸的轉動和繞太陽的公轉,根據推理,地球應穿行在“以太”中,因此上述成直角的兩束光線應因地球的運動而測量到不同的速度,莫里發現,無論是晝夜或冬夏都未引起兩束光線光速的不同。不論你是否運動,光線看起來總是以相對於你同樣的速度傳播。

愛爾蘭物理學家喬治·費茲哥立德和荷蘭物理學家亨卓克·洛侖茲,最早認為相對於“以太”運動的物體在運動方向的尺寸會收縮,而相對於“以太”運動的時鐘會變慢。而對“以太”,費茲哥立德和洛侖茲當時都認為是一種真實存在的物質。

這時候,工作在瑞士首都伯爾尼的瑞士專利局的一個名叫阿爾波特·愛因斯坦的年輕人,插手“以太”說,並一次性永遠地解決了光傳播速度的問題。

在1905年的文章中,愛因斯坦指出,由於你無法探測出你是否相對於“以太”的運動,因此,關於“以太”的整個概念是多餘的。相反,愛因斯坦認為科學定律對所有自由運動的觀察者都應有相同的形式,無論觀察者是如何運動的,他們都應該測量到同樣的光速。

愛因斯坦的這個思想,要求人們放棄所有時鐘測量到的那個普適的時間概念,結果是,每個人都有他自己的時間值:如果兩個人是相對靜止的,那麼,他們的時間就是一致的;如果他們間存在相互的運動,他們觀察到的時間就是不同的。

大量的實驗證明了愛因斯坦的這個思想是正確的,一個繞地球旋轉的精確的時鐘,與存放