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第12部分

在實驗室中的精確時鐘確有時間指示上的差別。如果你想延長你的生命,你就可以乘飛機向東飛行,這樣可以疊加上地球旋轉的速度,你無論如何可以獲得那零點幾秒的生命延長,也可以以此彌補因你進食航空食品而帶來的損害。

愛因斯坦認為的對所有自由運動的觀察者自然定律都相同這個前提,是相對論的基礎,這樣說的原因是因為,這個前提隱含了只有相對運動是重要的。雖然相對論的完美與簡潔折服了許許多多科學家和哲學家,但是仍然有很多的相反意見。愛因斯坦摒棄了19世紀自然科學的兩個絕對化觀念:“以太”所隱含的絕對靜止和所有時鐘所測量得到的絕對或普適時間。人們不禁要問:相對論是否隱含了任何事物都是相對的而不再會有概念上絕對的標準了?

這種不安從20世紀20年代一直持續到30年代。1921年,愛因斯坦由於對光電效應的貢獻,得到了諾貝爾物理獎【注1】,但由於相對論的複雜及有爭議,諾貝爾獎的授予隻字未提相對論。

到現在我仍然每週收到2至3封信,告訴我愛因斯坦錯了。儘管如此,現在相對論被科學界完全接受,相對論的預言已經被無數的實驗所證實。

相對論的一個重要結果是質量與能量的關係。愛因斯坦的假定光速對所有的觀察者是相同的,暗示了沒有可以超過光速執行的事物,如果給粒子或宇宙飛船不斷地供應能量,會發生什麼現象呢?被加速物體的質量就會增大,使得很難進行再快的加速,要想把一個粒子加速到光速是不可能的,因為那需要無限大的能量。質量與能量的等價關係被愛因斯坦總結在他的著名的質能方程“E=mc2”中,這或許是能被大街小巷婦孺皆知的唯一一個物理方程了。

鈾原子核裂變成兩個小的原子核時,由於很小一點的質量虧損,會釋放出巨大的能量。這就是質能方程眾多結論中的一個。1939年,第二次世界大戰正陰雲密佈,一組意識到裂變反應應用的科學家說服愛因斯坦戰勝自己是和平主義者的顧忌,去給當時的美國總統富蘭克林·德拉諾·羅斯福寫信,勸說美國開始核研究計劃,這鑄就了曼哈頓工程和1945年在廣島上空原子彈的爆炸。有人因原子彈而責備愛因斯坦發現了質能關係,但是這種責難就像因有飛機遇難折戟而責備牛頓發現了萬有引力一樣。愛因斯坦沒有參與曼哈頓工程的任何過程並驚懼於那巨大的爆炸。

儘管相對論與電磁理論的有關定律結合得非常完美,但它與牛頓的重力定律不相容。牛頓的重力理論表明,如果你改變空間的物質分佈,整個宇宙中重力場的改變是同時發生的,這不但意味著你可以傳送比光速傳播更快的訊號(這是為相對論所不容的),而且需要絕對或普適的時間概念,這又是為相對論所拋棄的。

愛因斯坦從1907年就知道了這個不相容的困難,那時他還在波恩的專利局工作,但直到1911年,愛因斯坦在德國的布拉格工作時,他才深入思考這個問題。愛因斯坦意識到加速與重力場的密切關係,在密封廂中的人,無法區分他自己對地板的壓力是由於他處在地球的重力場中的結果,還是由於在無引力空間中他被火箭加速所造成的。(這些都發生在“星際旅行”【注2】的時代之前,愛因斯坦是想到人處在電梯中而不是宇宙飛船中。但我們知道,如果不想讓電梯碰撞的事情發生,你不能在電梯中加速或自由墜落許久)如果地球是完全平整的,人們可以說蘋果因重力落在牛頓頭上,與因牛頓與地球表面加速上升而造成了牛頓的頭撞在蘋果上是等價的。但是,這種加速與重力的等價在地球是圓形的前提下不再成立,因為在地球相反一面的人將會被反向加速,但兩面觀察者之間的距離卻是不變的。

1912年在轉回瑞士蘇黎士時,愛因斯坦來了靈感,他意識到如果真實幾何中引入一些調整,重力與加速的等價關係就可以成立。愛因斯坦想象,如果三維空間加上第四維的時間所形成的空間-時間實體是彎曲的,那結果是怎樣的呢?他的思想是,質量和能量將會造成時空的彎曲,這在某些方面或許已經被證明。像行星和蘋果,物體將趨向直線運動,但是,他們的徑跡看起來會被重力場彎曲,因為時空被重力場彎曲了。

在他的朋友馬歇爾·格盧斯曼的幫助下,愛因斯坦學習彎曲空間及表面的理論,這些抽象的理論,在玻恩哈德·瑞曼將它們發展起來時,從未想到與真實世界會有聯絡。1913年,在愛因斯坦與格盧斯曼合作發表的文章中,他們提出了一個思想:我們所認識的重力,只是時空是彎曲的事實的一種表述。但是,由於愛因斯