無疑愛因斯坦的重要性是千年的，只不過這個千年才剛剛開始。 今年，我們剛好迎來了愛因斯坦廣義相對論發(fā)表100年，這是愛因斯坦自己最為驕傲的創(chuàng)舉。在發(fā)表廣義相對論11年前，愛因斯坦發(fā)表了狹義相對論，并開始震驚已綿延千年的傳統(tǒng)時空觀念。從狹義到廣義相對論，愛因斯坦完成了最為艱巨的跨越，幾乎是獨創(chuàng)偉業(yè)。他曾不無驚訝地回顧說：“與創(chuàng)造廣義相對論相比，當(dāng)年發(fā)現(xiàn)狹義相對論幾乎就是兒童游戲”。 1919年，著名的劍橋天文學(xué)家亞瑟·愛丁頓（Arthur Stanley Eddington）冒險證實了廣義相對論的預(yù)言之一光線彎曲效應(yīng)，捷報傳到愛因斯坦面前，他如此自信地回答身邊的反問：“假如觀測給出了否定，那我就要為可憐的上帝感到遺憾了，如此優(yōu)美的理論，他卻不能欣賞”。愛丁頓自己則深感榮幸，當(dāng)有人問他“聽說世界上只有三個人懂得相對論”時，愛丁頓振振有辭：“那么第三個人是誰？”言意除愛因斯坦之外，他是最懂相對論的人了。 那么今天，從愛因斯坦發(fā)表廣義相對論算起，相對論已滿百年，舊問重提，誰是最懂得相對論的人呢？可以這樣說，一代代頂級理論物理學(xué)家，從青絲到白發(fā)，就是為了弄懂相對論所能許諾和觸及的宇宙奧秘。自然究竟給相對論多大余地？ 二十世紀相對論和量子力學(xué)的革命是我們建筑理解宇宙的理論框架的兩塊不動的基石。狹義相對論已浸透我們宇宙的基本量子相互作用機制，從而溢出驚人豐富的物理。一旦失去狹義相對論，自然的機器即使勉強不停止運轉(zhuǎn)，除了可以滿足某些哲學(xué)家一勞永逸地用可憐的咒語統(tǒng)治存在的心理外，但真相是宇宙立即貧乏得無顏面世了。而被物理學(xué)家普遍視為物理理論的雅典娜神廟的廣義相對論，是我們理解宇宙唯一有效而不平庸的引力理論。它的物理圖像簡潔深刻傳神，著名物理學(xué)家惠勒（John Archibald Wheeler）如此概括：“質(zhì)能告訴時空如何彎曲，時空告訴質(zhì)能如何運動”。在數(shù)學(xué)上，廣義相對論則決定性地簇新了二十世紀數(shù)學(xué)兩大主流之一的微分幾何的廣袤森林。 我們來看看廣義相對論的宇宙學(xué)非凡結(jié)果吧：1922年數(shù)學(xué)家弗里德曼從愛因斯坦場方程解出了宇宙線性膨脹解。1929年天文學(xué)家哈勃（Edwin P. Hubble）發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的宇宙學(xué)紅移與該解相應(yīng)，從而確立了宇宙膨脹事實。后發(fā)展為今天極著名的標準宇宙學(xué)模型即“大爆炸（Big Bang）”，解釋和預(yù)言了絕大部分空前的宇宙事實和奇跡。從廣義相對論也能給出宇宙加速膨脹解。1998年至今，觀測發(fā)現(xiàn)宇宙加速膨脹的事實，可是究竟物理真相如何？這已成為今天物理學(xué)最為熱鍋的未決困惑。1981年物理學(xué)家古斯（Alan Guth）依愛因斯坦場方程的指數(shù)膨脹解發(fā)明了今天宇宙學(xué)的寵兒“暴漲宇宙論”。2014年哈佛大學(xué)史密斯天體物理中心宣布發(fā)現(xiàn)宇宙原初引力波，如果該發(fā)現(xiàn)最后獲得完全證實，那么不但證實“暴漲宇宙”，而且是廣義相對論最為艱難尋覓的引力波預(yù)言的首次漣漪現(xiàn)身。當(dāng)然，除了今天息息相關(guān)地球每個角落的GPS必用廣義相對論之外，今天在全球公眾中極為知名的黑洞和蟲洞則都是廣義相對論自然之解。何況與其相聯(lián)系的數(shù)學(xué)物理結(jié)果和猜想今天已成大典。
引力似乎是桀驁不馴的，與量子場論的量子化方案相比，物理學(xué)家一直未能把廣義相對論徹底量子化，盡管一批批絕頂聰明堅強的理論物理使徒在不懈地推進這個憧憬。引力要量子化么？物理學(xué)家深信一切都應(yīng)當(dāng)是量子的。沒有引力量子化，我們就無法確切追問諸如宇宙起源這樣的基本天問。為何引力如此難以量子化？量子引力可謂史詩！我們真的懂得的相對論么？如果不是學(xué)生腔的話，在宇宙面前，物理學(xué)家會承認所知甚少。即使是在實驗和理論操作上最豐富成功的狹義相對論，我們也仍然可以問其金剛不化的洛倫茲對稱性能否通過非平凡的對稱破缺或形變從而打開更加不平凡的神秘之門？迄今無人完全能知。 愛因斯坦及其相對論究竟在物理學(xué)家心智中有多么深刻的影響，看看當(dāng)今兩位偉大的理論物理學(xué)家是如何說的吧。楊振寧：“廣義相對論在人類歷史中是獨一無二的……愛因斯坦并不是抓住了眼前的機會，而是自己創(chuàng)造了機會，然后又獨自一人通過深刻的洞識，宏偉的設(shè)計實現(xiàn)了這個機會”。愛德華·威滕（Edward Witten）說：“我相信量子力學(xué)的邏輯狀況會發(fā)生改變，正如愛因斯坦發(fā)現(xiàn)等效原理(廣義相對論)而改變了引力的邏輯狀況一樣?！?/span> |
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