爱因斯坦相对论小析 爱因斯坦狭义相对论

1879年11月5日麦克斯韦去世,1879年3月14日爱因斯坦(AlbertEinstein)出生,由于先生后死,爱因斯坦看来不是麦克斯韦转世。爱因斯坦也许是地球上知名度最高的德国人,他的大名比马克思还响,比弗洛伊德还响,比希特勒还响。爱因斯坦离开现代最近,他的音容笑貌依靠摄影、电影技术保留至今,栩栩如生。他的生平言行轶事,人人津津乐道。他留存的论文书信草稿,个个敝帚自珍,网上有关爱因斯坦的资料极其丰富,让人目不暇接。

国内外各路文字大款已经把爱因斯坦写得须毛生动,他中学时被勒令退学,他以同等学历第一次考大学没被录取,他大学毕业就失业,依靠同学帮忙才找到瑞士伯尔尼专利局小公务员饭碗,他的名言W=X+Y+Z,他用美女与火炉比喻阐释相对论,他与同学米列娃离婚,他与表姐艾尔莎结婚,他1922年11月14日和1923年1月1日因讲学日本来回路过中国上海住过二晚,他在美国加州理工学院讲学后趁机离开希特勒德国,他放弃以色列开国总统虚位。。。我看爱因斯坦在现代传媒和作家的透视下已经没有什么隐私权可言。现在已经有人剑走偏锋,研究爱因斯坦1955年4月18日死后保留的大脑结构,希望出点新奇研究成果。

我很不想写爱因斯坦,感觉写也写不出一点新意了。我又必须写爱因斯坦,因为自己给自己定下一个目标,赏析我心中的顶级世界科学家。如果把爱因斯坦排除在世界顶级科学家之外,这是自己讨打。为了应数,今天我就写写我对爱因斯坦相对论的感觉,小析一下。

说实话,我不太喜欢爱因斯坦的相对论,什么时钟变慢,什么长度缩短,什么质能转换,什么有限无边宇宙。。。真是玄而又玄,与人的直觉体验观察完全矛盾。研读爱因斯坦的相对论,实在有点钻牛角尖的意味。我本地球凡人,理解不了相对论。《西游记》说“天上一日,世间一年”,这是小说家言。现在爱因斯坦这个科学家说,这可能是真的,玉皇大帝和天界神仙居所相对于地球正以接近光速极限运动着。

爱因斯坦的狭义相对论,证明如果孪生兄弟,出生后一个留在地球上,一个放在高速宇宙飞船中。空间旅行一圈归来,飞船哥哥看见本为同年同月同日生的地球弟弟已经成为白发老翁。弟兄变祖孙,这确实荒谬。爱因斯坦的广义相对论,推演弄出宇宙膨胀、宇宙大爆炸等玩意儿,证明宇宙有生死,时间有奇点,霍金辈更是跨越微观、宏观、宇观尺度界限,提出量子宇宙论和奇点爆炸学说,眩人耳目。没有相对论,这个世界照样鲜活存在,还给人类一种永恒有序感觉。哥白尼把地球人从太阳系中心地位踢出,认为地球围绕太阳转;达尔文把地球人从超越生物群地位踢下,认为人与猴子同祖先;爱因斯坦更把地球人从宇宙永恒的心理安慰处踢出,比庄子的齐物论还彻底。这帮科学家一次次给普罗大众心理以沉重打击,真是活腻味了,研究出了轨(鬼)。幸好爱因斯坦这个犹太人1933年见机离开了德国。如果他热爱德国至上,遇到希特勒这种搞种族灭绝的极权统治者,也许不得善终。我有时想,希特勒德国二战之所以覆灭,当年赶走犹太人爱因斯坦也许是他最大的失策。

我个人认为,以人类自身的五官六觉时空分辨率和可感受空间时间范围为限制尺度,伽利略牛顿力学和法拉第麦克斯韦电磁学的分析验算结果已经足够精确,便于工程使用。人类建立的各种科学理论模型公式方程本来就是以线性规律,至多以有限多项式规律为主。爱因斯坦相对论,把时间空间乘除一个洛伦兹变换因子SQRT(1-V^2/C^2)。我估计在未来几千年,人类即使能实现太阳系内外空间穿越旅行,还是达不到运动速度到90%光速C级别水平,这个洛伦兹变换因子折算效果实际可以忽略。爱因斯坦提出的质能关系式E=M*C^2,原子弹、氢弹、核反应堆等让人看到了质量转化成能量的实例和威力。但是迄今为止,似乎还没有发现能量转化为物质的实例。质能关系式让人类社会胆战心惊地步入原子武器毁灭时代。现在世界上五大国都有原子弹。印度、巴基斯坦、以色列、朝鲜都有原子弹,日本和伊朗也许也有。你有我有大家有,地球国家之间关系似乎变成了一种流氓逻辑关系,你要我死,我也要你死,大不了大家同归于尽,丝毫没有一点建设性。我有时想爱因斯坦晚年变成反战和平人士,也许他是良心受到了谴责,想补过于万一。原子弹原理这个恶狼是你爱因斯坦放出来的不说,你1939年写信给罗斯福总统,让美国人抢先研制出了原子弹,1945年投在小日本头上试用两下。你晚年醒悟,反战和平又有何用。二战以后在原子武器恐怖威胁下世界总体和平虽然已经近70年,我感觉并不保险,万一今后有朝一日出现一个希特勒二世,有意发动原子战争;万一原子武器保管控制系统出现偶然失误,造成误发射连锁反应,导致人类社会走向自我毁灭,我看爱因斯坦那时是难逃原罪审判的。爱因斯坦相对论研究成果,派衍结出的不是橄榄树,而是恶之花。工业化、信息化、克隆化、污染化,今日人类似乎越来越多地感受到科学研究带来的坏处和隐患。

爱因斯坦确实是人类有史以来顶尖科学家之一,我觉得他比牛顿还胆大决绝。牛顿提出第一推动假设,为万能的上帝保留了位置。爱因斯坦则把宇宙都要打破,让可爱的上帝不得安生,不得永恒。我佩服爱因斯坦打破常规的科学勇气,26岁提出石破天惊的狭义相对论,37岁提出深邃玄虚的广义相对论。我觉得衡量一个科学家水平的真正标志不是他数学功底如何,而是有无挑战经典常识的勇气。希腊古典科学家最伟大之处是理性思维,证明地球是球形的,比中国古人宗奉“天圆地方”有勇气多了。欧洲近代科学家最伟大之处是数学演绎和物理实证,证明太阳系内天与地是统一的,都受牛顿四大定律支配。现代欧美科学家最伟大之处是物理假设和预言检验。伽罗华建立群论,以满足结合律等算术运算规律为群对象定义基点。爱因斯坦的相对论以光速永恒不变和非惯性系等价引力场等为推证基点,似乎都是以性质和结果为基始,犯了以果为因的逻辑错误。伽罗华的群论,完美解决了一元多项式方程的公式可解性难题,拓展了数学处理对象。爱因斯坦的相对论,实现了对牛顿力学的包容。牛顿运动第二定律可以视作洛伦兹变换因子SQRT(1-V^2/C^2)展开成无穷级数的一阶线性有限截断。牛顿体系与爱因斯坦体系相比,牛顿定律可以在地面上直接客观验证,而爱因斯坦推演的光线偏转、宇宙红移、空间弯曲等在地球人生存的时空尺度上实质上都无法直接验证。我个人认为任何一门科学理论的预言成果,如果需要几光年以上空间尺度和几万年以上时间尺度才能验证,都显得有点玄。

科学理论的真正价值也许在于预言未来能力,不在于解释过往能力。一般而言同样的现象可以采用多种科学模型解释,就像对实验数据做各种回归分析一样。没有预言能力的科学模型,可信度一般要打折扣,大多为一种临时性数理模型。牛顿力学的正确性在于他能精确预言和反算太阳系各个天体的时空位置,如海王星的发现过程,如地球是赤道鼓起极地凹下形状。。。最后经过实际检验,牛顿胜出,笛卡尔失败。门捷列夫的元素周期律预言了类铝、类硅等元素性质,最后发现了真元素,检验出元素特性高度吻合,大家才认可元素周期律的正确。爱因斯坦相对论预言恒星的星光经过太阳附近后会发生1.7角秒偏转,1919年日全食实测结果与理论预测高度吻合,世人才开始相信爱因斯坦相对论的正确。

耳听为虚,眼见为实。欧几里得、爱因斯坦等顶级科学家们揭示出来的真理却是:直观感性为虚,逻辑理性为实。时间和空间相互联系,质量和能量相互转换,这是爱因斯坦相对论的奇异之处。我觉得更有意思的是亚里士多德认为宇宙万物运动分为自然运动和强迫运动。月球以上物体的自然运动是匀速圆周运动,月球以下物体的自然运动是自由落体向着地球中心的运动。牛顿把亚里斯多德推翻了,证明是万有引力统治天地运动,引力才是天地运动表象的本因。爱因斯坦的广义相对论则证明引力不是本因,本因是大质量体造成空间局部弯曲,引力只是一种表象,这实质似乎回归证明了亚里士多德自然运动观的正确性。

爱因斯坦相对论小析 爱因斯坦狭义相对论

终点又回到起点,亚里士多德伟大,牛顿伟大,爱因斯坦伟大。

附录:爱因斯坦婚姻与子孙

爱因斯坦与前妻米列娃有一个未婚私生女丽瑟尔(1902—1963年),1903年到1919年爱因斯坦与米列娃婚姻期间,米列娃为爱因斯坦生了两个儿子汉斯·爱因斯坦和爱德华·爱因斯坦。

爱因斯坦的第二任妻子爱尔莎是他的堂姐的表姐,他们的母亲是亲姐妹,他们的曾祖父都是鲁普特·爱因斯坦。这个婚姻从1919年到1936年爱尔莎逝世。大儿子汉斯是美国伯克利加州大学的水利工程教授,有三个孩子:大儿子伯恩哈德·凯撒是一名物理学家,二儿子Klaus Martin(1932—1938年),以及养女。二儿子爱德华受米列娃家庭遗传的影响患有精神分裂症,一生未娶。

  

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