【本文轉(zhuǎn)載自上海人民出版社1975年 僅供學(xué)習(xí)參考】

105、相對論

? 近代物理學(xué)基礎(chǔ)理論之一，是關(guān)于時(shí)間、空間、物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)相互聯(lián)系的理論。由于歷史的原因，相對論分為狹義相對論和廣義相對論兩部分。

? 十九世紀(jì)末，由于生產(chǎn)的發(fā)展，人們在電磁學(xué)、光學(xué)等宏觀高速運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一系列新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，這些事實(shí)都和當(dāng)時(shí)在物理學(xué)中占統(tǒng)治地位的牛頓力學(xué)發(fā)生了尖銳的矛盾。正是在這種情況下，德國年青的物理學(xué)家愛因斯坦總結(jié)了當(dāng)時(shí)新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，于一九〇五年提出了突破牛頓力學(xué)的狹義相對論。他從光速不變原理[1]和相對性原理[2]出發(fā)，導(dǎo)出了不同慣性系之間時(shí)間、空間的變換關(guān)系。根據(jù)這個(gè)時(shí)空變換關(guān)系，運(yùn)動(dòng)的鐘和靜止的鐘相比要變慢，運(yùn)動(dòng)的尺和靜止的尺相比要變短，即時(shí)間、空間的量度是相對的；在一個(gè)系統(tǒng)中不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生的兩件事，在相對運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)系統(tǒng)上來看就是不同時(shí)的，即“同時(shí)”具有相對性。狹義相對論的這些結(jié)論，大大突破了牛頓力學(xué)中的絕對時(shí)空觀。根據(jù)相對論的時(shí)空觀又進(jìn)一步改造了牛頓力學(xué)，得出了物體的質(zhì)量隨運(yùn)動(dòng)速度變化的公式，質(zhì)量和能量互相聯(lián)系轉(zhuǎn)換的公式。這樣，狹義相對論就能解釋牛頓力學(xué)所不能解釋的許多實(shí)驗(yàn)新事實(shí)。

? 狹義相對論獲得成功之后，愛因斯坦又想把這一理論推廣到在引力作用下作變速運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)中，進(jìn)一步解決萬有引力問題。他于一九一六年提出的廣義相對論，主要就是關(guān)于萬有引力的理論。他從慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量相等這一簡單的實(shí)驗(yàn)事實(shí)出發(fā)，認(rèn)為慣性和引力本質(zhì)上是一個(gè)東西[3]，并認(rèn)為萬有引力的產(chǎn)生是由于物質(zhì)的存在和一定的分布狀況使時(shí)間和空間的性質(zhì)呈現(xiàn)出各處不同的結(jié)果，即所謂的時(shí)空彎曲的結(jié)果，物質(zhì)的能量、動(dòng)量越大，時(shí)空就彎曲得越厲害。這樣，廣義相對論就進(jìn)一步把時(shí)間、空間和物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)聯(lián)系了起來。從廣義相對論可以導(dǎo)出一些重要的結(jié)論，如關(guān)于水星軌道近日點(diǎn)要進(jìn)動(dòng)，光線經(jīng)過太陽附近會(huì)彎曲，光譜線在引力作用下會(huì)向紅端移動(dòng)等等。這些結(jié)論和以后進(jìn)行的天文觀測基本一致，這就是所謂的廣義相對論在實(shí)驗(yàn)上的“三大驗(yàn)證”。

? 相對論作為自然科學(xué)的基礎(chǔ)理論，第一次把物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)、時(shí)間、空間結(jié)合起來考慮，實(shí)現(xiàn)了自然科學(xué)在時(shí)空觀上的一次重大變革。它關(guān)于時(shí)間、空間是彼此聯(lián)系的，時(shí)間、空間的量度又是和物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)緊密相關(guān)的結(jié)論，豐富和論證了辯證唯物主義的時(shí)空觀，這是有重大進(jìn)步意義的。但是，提出相對論的愛因斯坦，是一個(gè)深受馬赫主義影響的資產(chǎn)階級科學(xué)家，在他的理論中就不可避免地滲入了許多唯心主義和形而上學(xué)的東西。如他在強(qiáng)調(diào)時(shí)空相對性的同時(shí)，就把時(shí)空純粹地歸結(jié)為事物之間的相互關(guān)系，否認(rèn)時(shí)空是物質(zhì)的屬性，取消時(shí)間和空間的差別，最后甚至把時(shí)空完全歸結(jié)為人的主觀感覺；他還從廣義相對論出發(fā)，提出了一些所謂的“宇宙模型”，得出宇宙無論在時(shí)間或空間上都是有限的荒謬結(jié)論。所有這些都是應(yīng)該深刻批判而加以剔除的。許多反動(dòng)哲學(xué)流派都想利用相對論，販賣唯心主義、形而上學(xué)的黑貨。因此，圍繞著相對論問題，辯證唯物主義與形形色色的反動(dòng)哲學(xué)流派始終存在著尖銳的斗爭。

注：

[1] 在相互作勻速直線運(yùn)動(dòng)的不同系統(tǒng)即不同慣性系中測量光速所得的結(jié)果一樣。

[2] 各慣性系中做任何物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果一樣。

[3] 等價(jià)原理。