相對論是新引力理論嗎？歸根結底，相對論屬於時空科學

跨越時空的旅程

把相對論僅看成是新引力理論是不夠的。歸根結底，相對論屬於時空科學。

愛因斯坦的不朽貢獻之

一，就在於發現了時空是可變的、運動的。但時空更為神奇的屬性還深藏在人們的思想之外。如果可以認定UFO屬於智慧文明的產物，那麼它就應該同時屬於與時空深層次屬性相融合的結晶；換句話說，探索UFO之謎的本質就是探索時空之謎。

儘管百年來不乏激烈的挑戰與質疑，愛因斯坦的智慧光芒依然穿透了21世紀的天穹，

猶如璀璨的星斗照耀著彎曲時空中的地球。雖然哈勃望遠鏡使人類在深邃宇宙中的視野幾乎趨向極限，但統治著時空王國遼闊疆域的依然是相對論，現代物理學的皇冠依然屬於睿智過人的愛因斯坦。

這就是若干年前國際物理年所面對的一幕生動的現代科學場景。

追憶國際物理年，回蕩著青年一代科學激情的光信號環球傳遞固然令人難忘，但人們也需要找准突破口，實實在在地推動物理學特別是時空科學的研究進程，這才是人們向愛因斯坦這位科學偉人表達崇高敬意的最好方式。

人們都在期盼著下一個愛因斯坦。其實，愛因斯坦既是一種偉大事業的化身，也是一種探索精神的象徵。就前者而言，我們無人可以望其項背；但就後者而言，只要堅持鍥而不捨的求知態度，那麼每個人都會有機會分享到愛因斯坦這種不朽的探索精神的。

從狹義相對論到廣義相對論，體現了愛因斯坦時空觀點的動態深化過程

時空問題始終是人們認識種種複雜物理現象的根基所在。愛因斯坦所創立的相對論以高屋建瓴的氣勢、石破天驚的見地，徹底打破了200餘年間禁錮人們頭腦的絕對空間、絕對時間的傳統觀念，向人們展示出一幅夢幻般的光速世界與幾何時空的嶄新圖景，為人類時空觀念的變革開拓了前所未有的非凡境界。

人類時空觀念的演變自發端就是一部宇宙觀念演變史。在牛頓之前，人類時空觀念的演變大致經歷了三個階段：一是以神話傳說為特徵的演變階段(如中國有盤古開天闢地等神話)

，二是以地心說為特徵的演變階段(以希臘人托勒密為代表人物)，

三是以日心說為特徵的演變階段(以波蘭人哥白尼為代表人物)。

牛頓則把人類時空觀念帶入到以絕對時空說為特徵的演變階段。

此間人類對宇宙的認識尚未脫離太陽系範圍。牛頓在《自然哲學的數學原理》中申明：「絕對空間由於它的本性以及它同外界事物無關，它永遠是等同的和不動的……絕對的、真正的和數學的時間自身在流逝著，並且由於它的本性而均勻地、同任何一種外界事物無關地流逝著。」牛頓的絕對時空觀囿於經驗性認識，雖然符合人類的直觀感覺，但在本質上是有悖於物理世界的客觀本性的，其根本缺陷就在於割斷了空間、時間、物體運動之間的必然聯繫。

作為突破牛頓理論局限性的第一步，愛因斯坦在1905年發表了《論運動物體的電動力學》。在這篇開創了人類物理學新時代的論文中，愛因斯坦極其機智而巧妙地從兩方面打開了修正牛頓經典力學的突破口：一方面以相時性原理取代了牛頓力學中關於絕對時間、絕對空間等的概念；另一方面又以真空中光速保持恆定的公理取代了牛頓力學中引力速度無限大的假設。

然而狹義相對論成功創立後，

愛因斯坦並不滿意。認為狹義相對論對牛頓絕對時空觀念的否定遠非徹底。他在晚年對此總結說：「如同在經典力學中一樣，在狹義相對論中，空間也是表述物理實在的一個獨立部分。」他坦言，「狹義相對論的這個剛性四維空間，在某種程度上類似於洛倫茲的剛性三維以太，只不過它是四維的罷了」。

在狹義相對論中，物體運動的空間背景既是真空態也是物理態。如果說空間背景的真空態是理論假設的需要，那麼空間背景的物理態卻是牛頓力學觀點的殘留。

狹義相對論雖然使牛頓的剛性時間變成了彈性時間，並通過物體運動速度的紐帶作用，把牛頓力學中孤立存在的時間、空間及物體運動緊密聯繫到了一起，但既然狹義相對論仍把空間看成是「表述物理實在的一個獨立部分」，那也就表明狹義相對論與經典力學在時空觀念上依然藕斷絲連，並未自成一家。就像經典力學把空間當成盛滿以太的剛性容器一樣，狹義相對論也還是把空間當成剛性容器，只不過倒掉了以太而已。

愛因斯坦反覆思考了近十年的時間，終於使自己的理論在時空觀念上完全擺脫了經典力學的羈絆。1916年，愛因斯坦走出了突破牛頓理論局限性的第二步，發表了《廣義相對論基礎》。愛因斯坦晚年對此進行了追述，「廣義相對論的起因主要是力圖對慣性質量和引力質量的同等性有所了解」。正是從證明慣性質量與引力質量等效原理出發，愛因斯坦將相對性原理從慣性系推廣到非慣性系，從而成功地創立了以幾何引力為核心觀點的廣義相對論(其引力方程已提前於1915年發表)。藉助於幾何引力這個新觀點，廣義相對論徹底改變了狹義相對論中時空的剛性屬性，從而使得愛因斯坦的相對時空觀與牛頓的絕對時空觀，真正做到涇渭分明——

經典力學的時空是充滿了以太的剛性時空，狹義相對論的時空是清除了以太的剛性時空，廣義相對論的時空則是受物體質量作用而變形的彈性時空。

有賴於以埃丁頓為首的具有無私精神的英國天文學家對光線彎曲的驗證(1919年)，廣義相對論一舉攻破了牛頓理論的最後堡壘，贏得了有史以來物理學理論最輝煌、最激動人心的成果。埃丁頓等人所驗證的正是愛因斯坦關於光線偏折的預言：「以入射方式經過太陽的光線，其曲率的估計值達到1.7」。

太陽等天體使光線彎曲的事實，表明其時空背景也必然是彎曲的，於是人們就直接將光線彎曲稱為時空彎曲了。

時空彎曲(或稱畸變、翹曲、扭曲、捲曲以及幾何形變等)說來神秘，其實並非那麼神秘。就如同人們皺眉時眉心及額頭會出現皺紋，也如同地球岩層受力的擠壓會隆起形成褶皺變成高山一般；時空在受到力的作用時也難免會彎曲變形，只不過時空在我們眼裡是透明無形的，因而它的凸凹不平的變化無法被我們直接察覺罷了。至於時空受到的力，則是來自天體質量的作用力。

那麼，時空彎曲是如何產生引力效應的呢?

這裡舉個容易模擬操作的例子吧：在平鋪的白紙上投下一顆玻璃球，玻璃球隨即會按著慣性遠遠滾開；但若把白紙彎曲成半圓形後再投入玻璃球，玻璃球就只能乖乖地在弧形空間里來回滾動了。這裡的情景雖非引力效應的實質性體現，但卻在一定程度上啟示我們：時空彎曲能夠產生限制物體運動的「類經濟學效應」。

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