科学中的革命-第92章
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相对性的问题具有“伟大的哲学意义”，正是由于这一原因，“只能用哲学方法”对待
这些问题。我们还注意到，爱因斯坦在1911年讨论这一见解时，使用了理想实验的方法。
他假设把装有“小生物的盒子”送向“遥远的飞行旅程”，结果在它返回地球时，“盒
子的内部情况几乎没有变化”，而留在地球上的生物已“繁衍生息许多代了”。
尽管许多人不愿轻易接受爱因斯坦对物理学基本思想进行彻底重构，但他们却已在
应用爱因斯坦的数学结果了。劳厄（和另一些人）曾指出，这些数学结果在形式上和洛
伦兹理论的结果是一致的，但它们的‘物理本质’御有差异。劳厄甚至宣称（1911），
两种理论的“实质差别是不可言喻的”。但人们很快就认识到爱因斯坦的理论更加优越，
特别是在广义相对论建立之后，狭义相对论的重要性尤其显露出来。
大约到了1911年，爱因斯坦的狭义相对论已经有了数量足够多的拥护者，一场科学
革命发生了。同一年，A．索末菲宣布，相对论理论已经“完整地建立起来了，它不再是
物理学的前沿了”（米勒1981，257）。1912年初，刚刚获得1911年度诺贝尔物理学奖的
W．维恩建议，授予爱因斯坦和洛伦兹这项最高奖赏。他在推荐书上写道：从“逻辑的观
点看”，相对论原理“应当被看作理论物理学最重要的成就之一”（佩斯1982，153）。
他说，目前已有“实验明确证实了这一理论”。他总结说，“洛伦兹是发现相对论原理
数学内容”的第一人，而爱因斯坦则“成功地将相对论简化为一个简单的原理”。
当然，并不是所有物理学家都接受这一革命性的新观念。范德瓦尔斯在1912年说，
至今还不能解释为什么质量和长度随着速度的变化而变化（米勒1981，258）。除了时间
相对性引起悻论外，在否定绝对长度、时间和质量方面还引起了更根本性的反对意见，
而“同时性的相对性”也是很难令人接受的。然而更加困难的是抛弃以太概念。如果没
有介质支承，光和其它电磁波如何在空间存在呢？反对意见和声势如此强烈，也可看作
是新理论革命性质的一个标志。
在众多的反相对论的观点中，普林斯顿大学的W．F．马吉教授（1912，293）很有代
表性。19if年，他在美国物理学会作会长就职演说时说，相对论原理不能满足这样的标
准：任何“真正有用的终极答案……应当为每一个人所能理解，包括训练有素的学者及
一般公众”。对他来说，相对论无法使人理解，因为它不能“用普通的，任何人都能明
白的力，空间和时间概念来描述”。可是他显然并不清楚，牛顿的力和惯性的概念在16
87年时是多么新奇！他显然也不懂得，除了少数几个学过理论物理学的人之外，真正懂
得力和概念这些“普通概念”的人是多么稀少！（奇*书*网。整*理*提*供）
马吉还宣称，“应当问问相对论发展中新思想的创造者，他们是否认识到这一理论
的用途是多么有限，是否认识到它用可理解的术语描述宇宙是多么的无能为力”。他准
备“警告他们最好先收起他们的辉煌理论，除非能够通过简化，利用普通物理学概念圆
满解释相对论原理”。
L．T．莫尔1912年在《自然》杂志（1912，94：370－371）上发表评述文章，总结
归纳了马吉演说中的观点，并就科学革命作出了以下论述：
爱因斯坦教授的相对论和普朗克教授的量子论已被喋喋不休地宣布为自牛顿时代以
来科学方法上最伟大的一场革命。他们用数学符号作为科学的基础，拒绝承认数学符号
背后潜在的坚实的实验基础，因而用主观宇宙取代客观宇宙。从这一角度来看，他们的
做法无疑是革命的。问题是，他们这样做是前进还是倒退，是走向光明还是陷入黑暗？
一般认为，伽利略和牛顿开创的革命依靠科学家们的实验方法取代了学院派的形而上学
方法，这显然是正确的。而现在，所谓的新方法似乎恰恰相反，因此，如果这里包含什
么思想革命的话，那事实上不过是返回到中世纪的繁琐哲学的方法中去。
大约在20年后，L．T．莫尔（现任辛辛那提大学研究生院院长）在他撰写的牛顿传
记（1933，333）中，仍然表达了他对“爱因斯坦教授广义的相对论”的厌恶，他指责这
是“通向唯心主义哲学的最大胆的企图；这样的哲学只是灵活思维的逻辑游戏，完全无
视客观世界的事实；它或许是有趣的，但却深深陷入了经院哲学”。他总结道，如果坚
持相对论物理学（及其哲学），“将导致科学颓废变质成为中世纪经院哲学和宗教神学”。
读者对于莫尔污蔑数学和符号逻辑学的伟大发展也许不会感到奇怪，他写道（同上，33
2），“值得注意的事实是，两部伟大的著作，两部或许是科学头脑所能做出的最天才的
创造，现在正受到攻击：《新工具》受到现代符号逻辑学家的攻击；《原理》受到相对
论物理学的攻击”。他最后的结论是：“当现代派被长期遗忘之后，亚里士多德和牛顿
将会重新受到尊重；他们的学说将重新获得应用”（同上），从这些事例中我们可以发
现，一场科学革命的深度与保守主义的猖狂进攻的猛烈程度以及它给科学思想所带来的
根本变化的程度是成正比的。
广义相对论
爱因斯坦曾经说过，即使他没来到这个世界上，狭义相对论也会出现，因为“时机
已经成熟”（英费尔德1950，46），但广义相对论则不然。他怀疑，如果他未建立广义
相对论，“它是否会为人所知”。广义相对论被称作“第二次爱因斯坦革命”（同上）。
这是一次极大的飞跃，正当许多物理学家开始接受狭义相对论时，它再一次把他们抛在
后面。普朗克曾以极大的热情欢迎狭义相对论并成为最早的支持者之一，他曾对爱因斯
坦说：“现在一切都要解决了，你为什么还要招惹其它另一些事呢？”爱因斯坦之所以
这么做是因为他是一位天才，远远走在了同时代人的前面。他懂得狭义相对论是不完满
的，未能解决加速度和引力问题。他后来谈到导致他思想豁然开朗的主要思想（他曾将
其称为“一生中最令自己兴奋的思想”，见佩斯1982，178引用的爱因斯坦的回忆。）是
1907年11月在伯尔尼专利局工作时产生的。这个思想是：“一个人在自由下落时，将感
觉不到自己的重量。”他说，这一“最简单的思想”促使他天。始研究引力理论，但直
到1915年，他才发表了比较完整的广义相对论理论，第二年他又发表了被一位传记作家
称为“钦定版本”的广义相对论，这个理论的建立主要基于英费尔德所说的“三个主题”：
引力，等效原理，几何学与物理学的关系。理论的核心则是新的引力场定律和引力场方
程，有人说，麦克斯韦在电磁场上做过什么工作，爱因斯坦在引力场也做过什么工作。
广义相对论引人注目的特征之一是将牛顿力学中的引力简化为四维时空中的弯曲。J．H
一吉恩斯在《不列颠百科全书》1922年第12版的相对论条目中写道：“宇宙图景”的新
情景不再是“三维空间中一片以太海洋的受迫振动”，而是“四维空间世界线上的一个
纽结”。
广义相对论提出了三个可检验的预言。第一个是水星的近日点的摄动，该现象指出，
轨道上运动的行星在绕太阳运行时，每完成一个周期并非精确返回到空间的原来位置，
而是稍稍有些前移。这一事实早在19世纪中叶就已发现，但经典的牛顿天体力学无法对
摄动现象做出满意的解释。第二个预言是，光线在引力场中将发生偏转。按照这个说法，
星光在经过太阳附近时，将受到太阳引力的影响而偏折。结果是恒星的机位会有一个变
化。观测这一现象只有发生日全蚀时才能进行，否则太阳的强烈光线使地面上根本观测
不到太阳附近的恒星光线（瑞士天文学家M．施瓦兹柴尔德对这个现象做了详细的定量描
述）。第二个预言通常被称为谱线“红移”，即恒星辐射总是背离我们而去。这就是广
义相对论提出的三项检验方法。但我们知道当时正是1915年，第一次世界大战的硝烟笼
罩在各科学发达国家的上空。爱因斯坦正在柏林，不可能进行任何日蚀观测。
但爱因斯坦没有停止工作，1917年，他在《普鲁士科学院院刊》上发表论文，题为
《广义相对论宇宙观》。尽管其中的结论已被抛弃，但这篇论文开辟了理论物理学的一
个新领域。爱因斯坦指出，“义相对论能为我们的宇宙结构……问题带来希望之光”。
科学的宇宙学研究由此创立，它把宇宙从形而上学的一个分支转变为物理学和天文物理
学的一部分（英费尔德1950，72；“论爱因斯坦和宇宙学”，见佩斯1982，&；15）。
英国无文学家A．爱丁顿在战时研究了爱因斯坦的著作（见第25章），并很快成为爱
因斯坦思想的忠实信徒和热情宣传者。他后来写了大量著作，包括权威性的《引力相对
论理论报告》（1918），学术著作《相对论的数学理论》（1923），两部通俗著作《空
间，时间和引力》（1920）以及《物质世界的本质》（1928），此外还有大量的演讲，
文章和小册子。P．A．M．狄拉克回忆说，他在布里斯托尔大学读书时，就是通过爱丁顿
的著作才最初接触到相对论的。更为重要的是，第一次世界大战刚一结束，爱丁顿立即
在1919年组织了一支英国日蚀观测队，去检测星光经过日全蚀太阳时将发生偏转的预言。
与预言相符观测结果立即震撼了全世界的科学家和公众。
今天很难想像1919年世界科学界的无限兴奋之情。两支观测队分�
