第三章时间使爱因斯坦受挫_宇宙时间奥秘
阿尔伯特·爱因斯坦 26 岁的时候,就把有 300 年历史的绝对时间观念摧毁了。他推翻了牛顿物理学的整个基础,对现实进行了革命性的重新评价,赋予时间和空间全新的意义。这就是“相对论”。它给出了许多完全新颖的结果,其中有“时间膨胀”(即一个人的时间相对于另一个人变慢),时间经过空间“蛀洞”的行进,以及“新生儿自谋杀”的异乎寻常的景象,即时间旅行者回到出生时刻从而“谋杀”了他们自己。爱因斯坦粉碎了几乎所有关于时间的常识。但是,如我们将要看到的,时间问题中有一个基本方面被他避开了。他没有考虑时间箭头。
如果我们认为,一切事情都是在爱因斯坦的相对论论文发表的一夜之间改变的,那就错了。摧毁绝对时间观念的种子,早在十七世纪就被丹麦人罗耶默(Ole Roemer)播下了。确实,按照爱丁顿的说法,我们现在所理解的时间,是被罗耶默发现的。当他 1675 年在巴黎天文台研究木星卫星的不规则运动时,首次指出光信号具有速度。他告诉一些科学院院士说,由于光线不是瞬时地而是逐渐地传播——这种看法持续至今——离木星最近的一个卫星下一次的掩食时刻,将比根据以往观测推算出的要晚十分钟。
一旦人们开始去想,光线从蜡烛或电灯泡传到眼睛需要时间,而不是瞬时地传播过来,就会搞清楚了,当我们注视天空的时候,我们看到的很远的恒星或星系,是它们很久以前的样子。直到 1728 年,罗耶默的看法才被英国天文学家布拉德雷(JamesBradley)所证实。这以后,光的有限传播速度的概念才被广泛接受(现代的光速值大约是
300,000,000 每秒米)。然而罗耶默的工作还标志着,最质朴的绝对时间的概念开始终结。绝对时间设想,我们看到的宇宙深处所有角落发生的事件,都和地球上的时间同步。爱因斯坦表明,即使考虑到在把这些事件的信息传过来时,光具有速度,绝对时间也不能够成立。处在不同运动状态的观测者,他们测量的时间不再彼此相同:相对于一个不动的观测者,一座钟所显示的时间决定于它的速度。如果还要考虑引力的话,那么这个时间还要与钟在空间中的位置有关。
公众对爱因斯坦的传统印象是,一个白发苍苍,为人和善的古怪老头。但实际上,当他在第一次世界大战前的几年里震撼科学世界时,他是一个干净利索的年轻人,黑色卷发并留着胡须。一个传记家曾这样写过爱因斯坦:“显而易见,他看来特别乐于与女士们交际。这种感觉常
常是相互的。这个刚成名的年轻人,有一头浓密的、乌黑发亮的波浪式美发,一双大而明亮的眼睛和不拘礼节的风度,明显地具有迷惑力。”这也是一个身负重大使命的年轻人。爱因斯坦的梦想是,创立一个与实际世界相符的描述,它不受人为偏见的影响,在它描述的世界里,客观存在是至高无上的。他抱负的志向是,使物理学规律完全摆脱观测者的影响,为此他坚持认为,所有的观测者,不论他的位置和运动状态如何,必须同等地看待。任何个别的观测者或“参考系”都不具有特殊的地位——物理学规律必须与这些琐事无关。爱因斯坦远征的第一个阶段是狭义相对论,它建立在一个新的原理之上,即光的速度对所有的观测者都是相同的,不论他们自己的速度如何;后来这个理论扩展到对引力的解释,也就是广义相对论。
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