相对论是新引力理论吗？归根结底，相对论属于时空科学

疯筝

本文作者：今日头条


跨越时空的旅程

把相对论仅看成是新引力理论是不够的。归根结底，相对论属于时空科学。

爱因斯坦的不朽贡献之

一，就在于发现了时空是可变的、运动的。但时空更为神奇的属性还深藏在人们的思想之外。如果可以认定不明飞行物属于智慧文明的产物，那么它就应该同时属于与时空深层次属性相融合的结晶；换句话说，探索不明飞行物之谜的本质就是探索时空之谜。

尽管百年来不乏激烈的挑战与质疑，爱因斯坦的智慧光芒依然穿透了21世纪的天穹，

犹如璀璨的星斗照耀着弯曲时空中的地球。虽然哈勃望远镜使人类在深邃宇宙中的视野几乎趋向极限，但统治着时空王国辽阔疆域的依然是相对论，现代物理学的皇冠依然属于睿智过人的爱因斯坦。

这就是若干年前国际物理年所面对的一幕生动的现代科学场景。

追忆国际物理年，回荡着青年一代科学激情的光信号环球传递固然令人难忘，但人们也需要找准突破口，实实在在地推动物理学特别是时空科学的研究进程，这才是人们向爱因斯坦这位科学伟人表达崇高敬意的最好方式。

人们都在期盼着下一个爱因斯坦。其实，爱因斯坦既是一种伟大事业的化身，也是一种探索精神的象征。就前者而言，我们无人可以望其项背；但就后者而言，只要坚持锲而不舍的求知态度，那么每个人都会有机会分享到爱因斯坦这种不朽的探索精神的。

从狭义相对论到广义相对论，体现了爱因斯坦时空观点的动态深化过程

时空问题始终是人们认识种种复杂物理现象的根基所在。爱因斯坦所创立的相对论以高屋建瓴的气势、石破天惊的见地，彻底打破了200余年间禁锢人们头脑的绝对空间、绝对时间的传统观念，向人们展示出一幅梦幻般的光速世界与几何时空的崭新图景，为人类时空观念的变革开拓了前所未有的非凡境界。

人类时空观念的演变自发端就是一部宇宙观念演变史。在牛顿之前，人类时空观念的演变大致经历了三个阶段：一是以神话传说为特征的演变阶段(如中国有盘古开天辟地等神话)

，二是以地心说为特征的演变阶段(以希腊人托勒密为代表人物)，

三是以日心说为特征的演变阶段(以波兰人哥白尼为代表人物)。

牛顿则把人类时空观念带入到以绝对时空说为特征的演变阶段。

此间人类对宇宙的认识尚未脱离太阳系范围。牛顿在《自然哲学的数学原理》中申明：“绝对空间由于它的本性以及它同外界事物无关，它永远是等同的和不动的……绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着，并且由于它的本性而均匀地、同任何一种外界事物无关地流逝着。”牛顿的绝对时空观囿于经验性认识，虽然符合人类的直观感觉，但在本质上是有悖于物理世界的客观本性的，其根本缺陷就在于割断了空间、时间、物体运动之间的必然联系。

作为突破牛顿理论局限性的第一步，爱因斯坦在1905年发表了《论运动物体的电动力学》。在这篇开创了人类物理学新时代的论文中，爱因斯坦极其机智而巧妙地从两方面打开了修正牛顿经典力学的突破口：一方面以相时性原理取代了牛顿力学中关于绝对时间、绝对空间等的概念；另一方面又以真空中光速保持恒定的公理取代了牛顿力学中引力速度无限大的假设。

然而狭义相对论成功创立后，

爱因斯坦并不满意。认为狭义相对论对牛顿绝对时空观念的否定远非彻底。他在晚年对此总结说：“如同在经典力学中一样，在狭义相对论中，空间也是表述物理实在的一个独立部分。”他坦言，“狭义相对论的这个刚性四维空间，在某种程度上类似于洛伦兹的刚性三维以太，只不过它是四维的罢了”。

在狭义相对论中，物体运动的空间背景既是真空态也是物理态。如果说空间背景的真空态是理论假设的需要，那么空间背景的物理态却是牛顿力学观点的残留。

狭义相对论虽然使牛顿的刚性时间变成了弹性时间，并通过物体运动速度的纽带作用，把牛顿力学中孤立存在的时间、空间及物体运动紧密联系到了一起，但既然狭义相对论仍把空间看成是“表述物理实在的一个独立部分”，那也就表明狭义相对论与经典力学在时空观念上依然藕断丝连，并未自成一家。就像经典力学把空间当成盛满以太的刚性容器一样，狭义相对论也还是把空间当成刚性容器，只不过倒掉了以太而已。

爱因斯坦反复思考了近十年的时间，终于使自己的理论在时空观念上完全摆脱了经典力学的羁绊。1916年，爱因斯坦走出了突破牛顿理论局限性的第二步，发表了《广义相对论基础》。爱因斯坦晚年对此进行了追述，“广义相对论的起因主要是力图对惯性质量和引力质量的同等性有所了解”。正是从证明惯性质量与引力质量等效原理出发，爱因斯坦将相对性原理从惯性系推广到非惯性系，从而成功地创立了以几何引力为核心观点的广义相对论(其引力方程已提前于1915年发表)。借助于几何引力这个新观点，广义相对论彻底改变了狭义相对论中时空的刚性属性，从而使得爱因斯坦的相对时空观与牛顿的绝对时空观，真正做到泾渭分明——

经典力学的时空是充满了以太的刚性时空，狭义相对论的时空是清除了以太的刚性时空，广义相对论的时空则是受物体质量作用而变形的弹性时空。

有赖于以埃丁顿为首的具有无私精神的英国天文学家对光线弯曲的验证(1919年)，广义相对论一举攻破了牛顿理论的最后堡垒，赢得了有史以来物理学理论最辉煌、最激动人心的成果。埃丁顿等人所验证的正是爱因斯坦关于光线偏折的预言：“以入射方式经过太阳的光线，其曲率的估计值达到1.7”。

太阳等天体使光线弯曲的事实，表明其时空背景也必然是弯曲的，于是人们就直接将光线弯曲称为时空弯曲了。

时空弯曲(或称畸变、翘曲、扭曲、卷曲以及几何形变等)说来神秘，其实并非那么神秘。就如同人们皱眉时眉心及额头会出现皱纹，也如同地球岩层受力的挤压会隆起形成褶皱变成高山一般；时空在受到力的作用时也难免会弯曲变形，只不过时空在我们眼里是透明无形的，因而它的凸凹不平的变化无法被我们直接察觉罢了。至于时空受到的力，则是来自天体质量的作用力。

那么，时空弯曲是如何产生引力效应的呢?

这里举个容易模拟操作的例子吧：在平铺的白纸上投下一颗玻璃球，玻璃球随即会按着惯性远远滚开；但若把白纸弯曲成半圆形后再投入玻璃球，玻璃球就只能乖乖地在弧形空间里来回滚动了。这里的情景虽非引力效应的实质性体现，但却在一定程度上启示我们：时空弯曲能够产生限制物体运动的“类经济学效应”。


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火星网友

谁白了，一切都是质量罢了。无质量则无引力，也不会有形态结构，引起各种结构力学效应。