www.sina.com.cn 2000/06/15 12:20 中华读书报
20世纪物理学最伟大的成就之一，爱因斯坦的相对论，自诞生以来，对人类的思想产生了深远而深刻的影响。它改变了以往人们对时空概念的理解。相对论的各种奇妙效应，如“钟慢尺缩”、“双生子佯谬”等，使人们对以往熟悉的时间、空间概念一下子变得陌生起来。然而，它的内容绝不止这些。作为新的引力理论，广义相对论预言了一类新的奇异天体——黑洞的存在。它的基本特征是，落入其中的任何物质，包括光都不可能逃离出来。更重要的是，黑洞中心存在奇点，在这点上，出现了一些无穷大的物理量，使目前我们所知的理论变得毫无意义。因而一开始包括爱因斯坦在内的众多物理学家拒绝它的存在。然而，在六七十年代，由霍金(《时间简史》的作者)和彭罗斯(《皇帝新脑》的作者)合作证明的奇点定理却表明，如果广义相对论正确，奇点必定存在。可以说，奇点定理代表了自爱因斯坦以后，经典广义相对论的最高成就。但是，深奥的数学和复杂的证明使大多数人对这个定理缺少真正的理解。经典广义相对论的另一个重要成就是面积定理，它是说，黑洞的大小不会减少，或者，一个黑洞不会分裂成为两个。
但是，上面所说的只是经典意义上的结论。在现代物理中，经典的含义是指非量子的情况。20年代由玻尔等人集体建立的量子力学，是本世纪物理学的另一项伟大成就，它的基本思想和广义相对论是不相容的。后者假定时间和空间作为物理演化规律的背景，是连续的、不可分的，就是说，任何物理事件都发生在一定的时间和空间范围内。而量子的基本行为——跃迁，却不能作为一个连续的时空过程来描述。量子力学的重要特征是它的非定域性，或者说，量子力学描述发生在“时空以外”的事情，著名的EPR佯谬证明了这点。看起来不可思议，但事实就是这样。虽然，广义相对论不可避免奇点的产生，但是，物理学家宁愿相信，考虑引力的量子效应，奇点是不存在的。就是说，经典的广义相对论会在一定范围内失效，而代之以量子引力理论。目前这一理论并不成熟，但也取得了重要的成就。霍金研究了黑洞的量子效应后发现，黑洞并不黑，而是在缓慢地蒸发，随之它的大小也逐渐变小，直接违反了面积定理。这是多么令人震惊的发现！黑洞的量子辐射是一个重大突破，它是广义相对论和量子场论相结合的成功典范。发现者霍金被誉为自爱因斯坦之后最伟大的理论物理学家。遗憾的是，自那以后，这种里程碑式的成就再也没有取得过。
关于相对论，关于神秘的黑洞和宇宙，对它们不断深入的研究和认识，现在还在进行，整个过程完全称得上是一部精彩的历史，上面只是简述了其中的一部分内容。新近由湖南科技出版社推出的《黑洞与弯曲时间》一书，生动记述了这段历史。原作者基普·索恩是当今世界著名的相对论专家，在七十年代与其导师惠勒合著的《引力》一书，被奉为引力学界的“圣经”。作为当事人之一，他亲历了探索黑洞的旅程，现在还在继续，因而对过程的记述是真实而生动的。虽然，作者声称本书“是在严格的物理学原理基础上写的，”但是行文毫不晦涩，读来没有乏味之感。在书中，作者向我们讲述了黑洞、白矮星、中子星、奇点、引力波、虫洞等奇异事物，尽管有些结果现在还不明朗，但正是这种神秘激发了科学的创造。众多的物理学家在此间成为了重要的人物，作出了非凡的业绩，其中有索恩自己的贡献。作者讲故事一样地叙述了这些成就是如何取得的，以及探索路上的甘苦，其中不乏许多有趣的掌故。物理学家常常为一个问题争论不休，然后开始打赌，赌注是一瓶酒或别的什么，索恩是一个诚实的人，而大名鼎鼎的霍金则有赖帐的嫌疑。
最令人眩晕的事物莫过于时间机器。这个主题以往只出现在科幻作品里，索恩第一次把它当作物理问题来认真研究，这是最近十年的事。书中有专门一章讲时间机器。关于时间旅行，有许多批评意见，之所以拒绝它是因为它是个怪物，有悖常理，索恩在这个问题上也不是那么的理直气壮。然而，相对论和量子力学诞生以来，对时间和因果关系的看法已经发生了改变，为什么这种变革不能再进行得彻底一些呢？也许在将来，爱因斯坦的继承者们会发现，相对论遗产实际上包含了更多的财富。今天我们不可理解的怪异事物，在未来的人们看来也许再自然不过了。毕竟，世界是在变化的，人类对世界的认识也是在不断的探索中逐渐深入的。哥白尼说：“人的天职在勇于探索真理”，科学的精神就在于不断探索，永远向前。(李翔）
20世纪物理学最伟大的成就之一，爱因斯坦的相对论，自诞生以来，对人类的思想产生了深远而深刻的影响。它改变了以往人们对时空概念的理解。相对论的各种奇妙效应，如“钟慢尺缩”、“双生子佯谬”等，使人们对以往熟悉的时间、空间概念一下子变得陌生起来。然而，它的内容绝不止这些。作为新的引力理论，广义相对论预言了一类新的奇异天体——黑洞的存在。它的基本特征是，落入其中的任何物质，包括光都不可能逃离出来。更重要的是，黑洞中心存在奇点，在这点上，出现了一些无穷大的物理量，使目前我们所知的理论变得毫无意义。因而一开始包括爱因斯坦在内的众多物理学家拒绝它的存在。然而，在六七十年代，由霍金(《时间简史》的作者)和彭罗斯(《皇帝新脑》的作者)合作证明的奇点定理却表明，如果广义相对论正确，奇点必定存在。可以说，奇点定理代表了自爱因斯坦以后，经典广义相对论的最高成就。但是，深奥的数学和复杂的证明使大多数人对这个定理缺少真正的理解。经典广义相对论的另一个重要成就是面积定理，它是说，黑洞的大小不会减少，或者，一个黑洞不会分裂成为两个。
但是，上面所说的只是经典意义上的结论。在现代物理中，经典的含义是指非量子的情况。20年代由玻尔等人集体建立的量子力学，是本世纪物理学的另一项伟大成就，它的基本思想和广义相对论是不相容的。后者假定时间和空间作为物理演化规律的背景，是连续的、不可分的，就是说，任何物理事件都发生在一定的时间和空间范围内。而量子的基本行为——跃迁，却不能作为一个连续的时空过程来描述。量子力学的重要特征是它的非定域性，或者说，量子力学描述发生在“时空以外”的事情，著名的EPR佯谬证明了这点。看起来不可思议，但事实就是这样。虽然，广义相对论不可避免奇点的产生，但是，物理学家宁愿相信，考虑引力的量子效应，奇点是不存在的。就是说，经典的广义相对论会在一定范围内失效，而代之以量子引力理论。目前这一理论并不成熟，但也取得了重要的成就。霍金研究了黑洞的量子效应后发现，黑洞并不黑，而是在缓慢地蒸发，随之它的大小也逐渐变小，直接违反了面积定理。这是多么令人震惊的发现！黑洞的量子辐射是一个重大突破，它是广义相对论和量子场论相结合的成功典范。发现者霍金被誉为自爱因斯坦之后最伟大的理论物理学家。遗憾的是，自那以后，这种里程碑式的成就再也没有取得过。
关于相对论，关于神秘的黑洞和宇宙，对它们不断深入的研究和认识，现在还在进行，整个过程完全称得上是一部精彩的历史，上面只是简述了其中的一部分内容。新近由湖南科技出版社推出的《黑洞与弯曲时间》一书，生动记述了这段历史。原作者基普·索恩是当今世界著名的相对论专家，在七十年代与其导师惠勒合著的《引力》一书，被奉为引力学界的“圣经”。作为当事人之一，他亲历了探索黑洞的旅程，现在还在继续，因而对过程的记述是真实而生动的。虽然，作者声称本书“是在严格的物理学原理基础上写的，”但是行文毫不晦涩，读来没有乏味之感。在书中，作者向我们讲述了黑洞、白矮星、中子星、奇点、引力波、虫洞等奇异事物，尽管有些结果现在还不明朗，但正是这种神秘激发了科学的创造。众多的物理学家在此间成为了重要的人物，作出了非凡的业绩，其中有索恩自己的贡献。作者讲故事一样地叙述了这些成就是如何取得的，以及探索路上的甘苦，其中不乏许多有趣的掌故。物理学家常常为一个问题争论不休，然后开始打赌，赌注是一瓶酒或别的什么，索恩是一个诚实的人，而大名鼎鼎的霍金则有赖帐的嫌疑。
最令人眩晕的事物莫过于时间机器。这个主题以往只出现在科幻作品里，索恩第一次把它当作物理问题来认真研究，这是最近十年的事。书中有专门一章讲时间机器。关于时间旅行，有许多批评意见，之所以拒绝它是因为它是个怪物，有悖常理，索恩在这个问题上也不是那么的理直气壮。然而，相对论和量子力学诞生以来，对时间和因果关系的看法已经发生了改变，为什么这种变革不能再进行得彻底一些呢？也许在将来，爱因斯坦的继承者们会发现，相对论遗产实际上包含了更多的财富。今天我们不可理解的怪异事物，在未来的人们看来也许再自然不过了。毕竟，世界是在变化的，人类对世界的认识也是在不断的探索中逐渐深入的。哥白尼说：“人的天职在勇于探索真理”，科学的精神就在于不断探索，永远向前。(李翔）
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