請不要把愛因斯坦的“經”念歪了

請不要把愛因斯坦的“經”念歪了

——與卡洛·羅韋利先生商榷

請不要把愛因斯坦的“經”念歪了

卡洛·羅韋利,意大利理論物理學家,也是圈量子引力理論的開創者之一。《七堂極簡物理課》是他的力作,被譽為“《時間簡史》之後最成功的科學讀物”,“以無法抗拒的優美,引領你瞭解我們所棲居世界的真相”。意大利現象級暢銷書,被翻譯成34種語言。

我,文革前68屆高中生,該漲知識的時候去接受比我們更沒有知識的人的“再教育”長達十年之久。在學校學習的知識基本上還給老師了,說是一個“物理學盲”應該沒有一點自謙的成分。但是,幾十年的人生閱歷,可以說是閱盡人間滄桑,所以,儘管我對科學家懷著無比的崇敬,我也不會對處於猜想階段的所謂科普知識盲從,因此,我想對《七堂極簡物理課》中我不理解的知識向卡洛·羅韋利先生請教。“師者所以傳道受業解惑也”。

下面是我一些不成熟的觀點,以就教於方家。


1. 地球圍繞太陽旋轉不是受太陽引力的牽引嗎?

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羅韋利在第一課《最美的理論》中,先是承認“牛頓的那個承載物體運動的‘空間’與‘引力場’是同一個東西。”

後來,他又說“太陽會使其周圍的空間發生彎曲,所以地球並不是在某種神秘力量的牽引下繞著太陽旋轉,而是在一個傾斜的空間中行進……所以無論是行星繞著太陽轉還是物體下落,都是因為空間發生了彎曲。”

牛頓因為一個蘋果掉到自己的頭上,所以發現了“萬有引力”。從羅韋利的敘述來看,他要推翻牛頓的“萬有引力”理論了。

中學學的物理知識多半還給老師了,但是,老師在講解“萬有引力”時給我們做的一個示範,至今仍然記憶猶新:因為在地球上,地球的引力太大了,必須藉助輔助工具,因此,他用一根繩子栓住了一個小物件,然後,用手甩動繩子,小物件就圍繞手作圓周運動。老師說,拿太陽和地球來說吧,小物件就是地球,繩子和手就是太陽和地球引力的合力(太陽對地球有引力,地球對太陽也有引力——這就是萬有引力)當地球圍繞太陽運動的離心力與引力達到平衡時,地球就不會脫離太陽遠去,也不會被太陽吸引進去。

請不要把愛因斯坦的“經”念歪了

“所以地球並不是在某種神秘力量的牽引下繞著太陽旋轉,而是在一個傾斜的空間中行進……所以無論是行星繞著太陽轉還是物體下落,都是因為空間發生了彎曲。” 羅韋利先生是要說,太陽和地球中間沒有引力了,地球上的物體下落也不是因為地球的引力,而是“因為空間發生了彎曲”了?我不知道羅韋利先生所說的“空間發生了彎曲”的具體含義。但是,照他的說法,那麼,傘兵從飛機上跳傘下降,也不是地球的引力,而是“空間發生了彎曲”?山上的石頭滾下來也不是地球的引力而是“空間發生了彎曲”。那麼,地球上其他的運動是不是也是“空間發生了彎曲”呢?要是那樣就太好了,高鐵也不需要了,飛機也不需要了,從北京到廣州只要有“空間發生了彎曲”就行了,旅客只要到了這個“空間”,就可以瞬間到達自己想去的地方,那就太神奇了。

羅韋利先生的《七堂極簡物理課》在第一課就出現了邏輯混亂的闡述。他既承認了愛因斯坦的“引力場”和牛頓的那個承載物體運動的“空間”是同一個東西,但他還是有明顯的揚“愛”抑“牛”的傾向。

請不要把愛因斯坦的“經”念歪了

他說牛頓“他認為空間是一個巨大的空容器,一個能裝下宇宙的大盒子,也是一個碩大無朋的框架,所有物體都在其中做直線運動,直到有一個力使它們的軌道發生彎曲。”

而他對愛因斯坦則明顯的用了諂媚之詞:“就在這時,他靈光一閃,想到了一個非同凡響的點子,一個百分百天才的想法:引力場不‘瀰漫’於空間,因為它本身就是空間。這就是廣義相對論的思想。”

哦,牛頓的“萬有引力”不是“百分百天才”,愛因斯坦的“引力場”就是“百分百天才”?你不過將牛頓的萬有引力“瀰漫於空間”改為引力場“本身就是空間”而已,況且,“本身就是空間”的表述邏輯性遠不如“瀰漫於空間”來得準確。

我們做個簡單的實驗:拿一塊圓型磁鐵,測出它磁力圈的範圍,就是它磁力瀰漫的空間;你要說它本身就是空間也行,你把它放在任何地方,它只是侵佔了那個地方的空間,它本身並不能代表空間。所以說:引力場就是空間,但是,空間不一定是引力場。

請不要把愛因斯坦的“經”念歪了

你說,牛頓認為空間是框架,所有物體在其中做直線運動。我不知道你的這個說法有沒有根據,但是,我不會相信。因為牛頓既然發現了萬有引力,他絕對不會認為地球圍繞太陽運動是做直線運動,他也不會認為太陽與地球之間是用一根繩子拴住的,太陽和地球之間的相互吸引力瀰漫於黃道(地球繞日運動的軌道)之內。太陽和地球面對面時有萬有引力,同時,黃道上的其它點也同樣有萬有引力。我個人認為,在這個橢圓形的軌道上,引力基本上相等,在地球和太陽面對面時的引力可能略大於其它點(應該加上地球對太陽的引力)。所以,牛頓絕對不會認為地球圍繞太陽運動是做直線運動。

恆星會使它周圍的空間發生彎曲,我覺得這樣的表述還是不準確。恆星因為是球狀的,所以,它的引力場應該也是球狀的,它自身的快速旋轉引起的離心力對八大行星和其它大量的小行星都有影響,加上它巨大的吸引力達到基本平衡後,就構成了現存的太陽系的客觀存在。並不只有恆星才引起空間彎曲——月亮圍繞地球運轉也是這樣。在整個宇宙中,到處存在著這樣的運動。

2. 太陽會使時間發生彎曲嗎?

羅韋利先生告訴我們,恆星不僅會使空間彎曲,還會使時間“發生彎曲”。

“愛因斯坦曾預言,在高空中,時間會過得比較快,而在低的地方,離地球近的地方時間則過得比較慢。這一預測後來也經測量得到了證實。如果一對雙胞胎,一個住在海邊,一個住在山上,只要經過一段時間,住在海邊的那個就會發現,住在山上的兄弟要比自己老得快一些。”

請不要把愛因斯坦的“經”念歪了

這也算是經過實際檢驗的真理?愛因斯坦如果知道他的學生(後輩)是這樣“佈道”(宣揚愛因斯坦學說)的話,會不會氣得從棺材板下面跳出來大罵後輩曲解他的學說?

至少,在這裡,羅韋利先生混淆了兩個概念,他把新陳代謝的快慢與時間的快慢混為一談了。這對雙胞胎如果過了二十年,住在山上的儘管從外貌上看起來像五十歲,他實際年齡仍然只有二十歲,和在海邊的兄弟一樣。依羅韋利的邏輯,在水裡,時間還要過得快,因為把雙胞胎的一個放到水裡,幾分鐘就壽終正寢,他就走完了自己人生的道路,而他的雙胞胎人生還剛剛開始。

儘管我對《七堂極簡物理課》的疑問還很多,為了文章不至於太長,暫時寫到這裡,請專家們答疑解惑。


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