簡　介

提到相對論，人們馬上就會聯想起一個偉大的名字：阿爾伯特·愛因斯坦。曾任英國皇家學會會長的湯姆孫1919年說：愛因斯坦的理論是“人類思想史中最偉大的成就之一”，“它不是發現一個外圍的島嶼，而是發現整個科學新思想的大陸。”物理學家狄拉克認為愛因斯坦的引力理論“大概是（人類）已經作出的最偉大的科學發現”。說這些話的時候，正是天文觀測精確地驗證了愛因斯坦關於光線在引力場中會偏轉的預言之時，這轟動了全世界。

愛因斯坦是什麼人？他怎麼能享有如此崇高的聲望？

愛因斯坦（1879—1955）是個猶太人，生於德國。1900年他畢業於瑞士蘇黎世工業大學。由於他具有獨立思想和離經叛道的性格，大學一畢業就失業。兩年後他在伯爾尼瑞士專利局找到技術員的固定職業。他利用業餘時間在1905年3月到6月這4個月內，寫了4篇論文，在物理學3個不同領域（輻射理論，分子運動論，力學和電動力學的基本理論）都分別取得了有歷史意義的成就。其中的一篇《論運動物體的電動力學》，提出了根本不同於傳統觀念的空間、時間理論，這被他後來稱為“狹義相對論”。這個理論只是在德國比較受人注意，其他絕大多數物理學家都不接受它。而愛因斯坦沒有理會這些，繼續他的研究，其間也有停頓，也有挫折，但到了1915年底，他已有了結論。第2年初，他寫了一篇完整的總結性論文《廣義相對論的基礎》。

廣義相對論是一種引力理論，以它思想的深湛、豐富和形式的完整、美麗而令人讚歎。可是在它產生以後，能夠驗證它的實驗事實卻非常之少，有人甚至慨嘆說：“愛因斯坦的廣義相對論是何等美麗的理論，可是實驗卻少到令人羞愧。”還有人認為，廣義相對論是理論物理學家的天堂，實驗物理學家的地獄。最初的轟動效應過去了，廣義相對論一度成為冷門，但隨著實驗手段的進步，它又形成研究的熱潮。

愛因斯坦是獲得過兩次諾貝爾獎的偉大的科學家。第一次獲獎是因為光子理論，第二次才是相對論。雖然他已發表了狹義相對論的論文，他仍然願意寫一些通俗的讀物，把這一20世紀最偉大的科學發現介紹給更多的人。《狹義與廣義相對論淺說》這本小書是1916年，即廣義相對論發表那一年就寫了的，他顯然十分喜歡這項工作，不斷地修訂再版，直到他去世前3年，即1952年，出版了它的第15版。

雖然這本書是通俗讀物，作者選取的事例——火車、箱子——也易於理解，但愛因斯坦是按照嚴格的邏輯推出它的結論的。

下面我們來看看愛因斯坦在何種條件下發現了這樣的偉大理論。

19世紀末20世紀初，伽利略和牛頓創立的經典力學受到了強有力的挑戰，物理學的宏偉大廈搖搖欲墜，為解答以太之謎，洛倫茲與彭加勒都做出了巨大努力，他們在一隻手已叩響相對論的大門時停下了。他們囿於牛頓關於絕對時間和絕對空間的觀念，不能做出根本性的突破。青年愛因斯坦沒有思想包袱，有的是獨立的批判精神，自然界的統一性的思想，他不能容忍自然現象的統一性被破壞。

早在200年前，伽利略就發現，所有的慣性系，對於表述力學定律都是同樣有效的，平等的，不存在任何特殊的慣性系，這就是說，任何力學實驗都無法辨別慣性系本身的運動狀態。這種運動的相對性，在古典力學中普遍存在，但在麥克思韋電動力學中不能成立，因為它只適用於靜止的座標系。愛因斯坦認為，這種不對稱不應是自然界所固有的，問題大概出在我們瞭解自然界的概念和理論上。他發現，只要把作為古典物理學基礎的空間和時間概念進行適當的修改，這種“不對稱”就可以消除。他在一個最平凡、最簡單，也最不成問題的問題上找到突破口，這就是所謂“同時性”問題。他設計了一個紙上的實驗證明，兩個在空間上分開的事件的所謂“同時”，取決於它們相隔的空間距離和光訊號的傳播速度，在靜止的觀察者看來是同時的兩個事件，在運動的觀察者看來就不可能是同時的。這就是同時性的相對性。由此可見，時間與空間並不是井水不犯河水各不相干，而是存在著本質的聯絡，並且都同物質的運動有關。對於不同的慣性系，時間的量度不可能是相同的。那麼，牛頓所認為的同空間和物質運動無關的，對任何慣性系都一樣的“絕對時間”是不存在的。同樣地，同物質運動無關的靜止的“絕對空間”也是不存在的。既如此，愛因斯坦乾脆地宣佈，根本不存在所謂“以太”。這就完全改變了人們的