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| 相对论的哲学意义 | |||||
作者：科学易 文章来源：本站 点击数： 更新时间：2006-5-2  |
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(1) 设甲乙二人为同时出生的孪生兄弟， 甲乘高速飞船离开地球一段时间后返回，则甲返回时比乙年轻，飞船的速度越高则甲比乙年轻得越多，相差几十岁也不希奇。 这就是相对论所说的“运动的时钟慢”。 运动得越快则时钟越慢。火车、飞机的速度对于显出相对论效应实在太慢了， 以至于对时钟的影响远不足以被觉察到。 象上面说的那样相差几十年，需要和光速具有可比性的速度， 比如光速的1/10或1/2，等等。另外“时钟慢”并不只是钟走的慢， 人也长得慢、老得慢、心跳得慢，机器运转慢、磨损慢……， 如果乙能从地球上看到从甲船发回的电视实况，他会发现甲的一举一动都慢，一切都慢。 上面的例子中，甲在飞船上，乙在地球上。 如果把地球也换成飞船，情况如何？ (2) 设甲乙二人为同时出生的孪生兄弟，甲乘坐飞船甲， 乙乘坐飞船乙，甲乙二船相互高速远离，后又相遇。问，是甲比乙年轻， 还是乙比甲年轻？ 请仔细想一想这个问题再往下看。 在(1)中，人们实际上把地球当作了静止的， 把飞船看作运动的， 即以地球为参照物，于是根据“运动的时钟慢”推出飞船上的时钟比地球上的慢，推出甲比乙的生命活动慢，推出甲比乙年轻。 当某物体与地球相对运动时，人们总是不自觉地把地球想成静止的。 然而在(2)中，没有了地球，则 既可以(a)以甲船为参照，看作甲船静止、乙船运动，得出乙比甲年轻； 也可以(b)以乙船为参照，看作乙船静止、甲船运动，得出甲比乙年轻! 再假设一飞船丙，在任何时刻， 丙船与甲船的相对速率与丙船与乙船的相对速率均相等，则若(c)以丙船为参照，甲乙二船同样快地运动，而甲乙二人同样年轻或同样衰老。 回过头来看(1)，如果确切地表述， 应该是以地球为参照，甲比乙年轻；以飞船为参照，乙比甲年轻。 哎呀，不得了，历史会分岔！ 是的，在相对论的宇宙观中，时间不再是绝对的， 空间也不再是绝对的，历史也不再是唯一的。 如果你坐在甲船上，你就会见到乙比甲年轻，你就是这一历史的见证。如果你坐在乙船上，你就会见到甲比乙年轻，你就是这一历史的见证。 观察的结果依赖于观察者和甲船、乙船的相对运动情况。 为什么会这样，有没有什么是和观测者的运动无关的， 无论观测者或观测仪器如何运动，观测结果却不变？ 有，但不是任何物体，而是物理学定律和真空中光的传播速度。 广义相对论的基础就是(1)任何参照系，无论它运动状态如何，对于描述物理定律（自然规律，如力学定律）都是等效的，此称为相对性原理，这一原理否认存在一个特殊的、静止的物体或参照坐标系，物体的运动或静止都是相对于其他物体而言的； (2)真空中的光速在任何参照系中都相同，此称为光速不变原理。 物理规律和真空中的光速与观测者的运动无关， 具有对于观测者运动状态的不变性，或称守恒性。实际上相对论正是基于这两个不变性， 才推导出时间和空间的相对性。 拿上面例子来说，以甲船为参照和以乙船为参照所观察到的现象虽然不同， 一个是乙更年轻，一个是甲更年轻，却都服从“与参照物做相对运动的物体的时钟比参照物的时钟慢”这一规律，体现了相对性原理。反之，如果以甲船为参照和以乙船为参照所观察到的现象相同，比如都是乙更年轻， 则可以推出甲船绝对静止，而乙船运动，可凭什么把甲定为绝对静止？这违反相对性原理。 有人可能会想，如果相对运动的时钟不变慢就好了，那样以甲船为参照所观察到的现象是甲和乙同样年轻，而以乙船为参照所观察到的现象也是甲和乙同样年轻，不仅在现象上相同， 而且在“时钟快慢与相对运动无关”这一规律上也一致，符合相对性原理。不幸的是，“时钟快慢与相对运动无关”违反光速不变原理，回到了经典力学的绝对时空观。 按照绝对时空观，时间空间独立存在，与里面有没有物体、物体如何以及物体如何运动都无关，而物体是被“放”在时空中的， 这样必然推导出迎着一道光线运动的仪器测得的光速大于顺着这道光线运动的仪器测得的光速，这不符合实验事实。实验告诉我们光速不变，那么时间和空间就必须得变， 时空不是独立于物质的存在，而是物质的广延，没有物质根本谈不到时空。 真是玄妙啊。总之， 现象或者说历史的不一致性是由物理定律和光速的一致性决定的。 1991年，我在大学二年级学习狭义相对论， 在做作业的时候很自然地想到了上面的内容。我相信很多前人，包括爱因斯坦，早已经想到了这一层，只是没有公开地写在书里， 或是写了却没有被介绍到国内。这些内容很玄妙，有可能引起某些人世界观的混乱。 最近我把相对论与东方哲学尤其是大乘佛学做了对照， 得到了一些启示，并写在了下面。读者必须了解一些大乘佛学知识才能读懂下面的内容 （可参阅简明大乘佛学）。 物理学是承认物体的“有”的，但是相对论物理又告诉我们， 在我们的参照系看到的是事情的一个“相”，而事情还有许多其它的相。之所以有这些不同的相，是由于各个参照系运动状态的不同。 既然“相”依赖于观测者的运动状态，那么它就没有独立存在性，这就是“自性空”。 中观论主要是从事物产生和维持的条件等客观因果关系来论证自性空的， 后来瑜珈行派又从客体被主体的认识的条件，即心对境的认识上的因果关系来论证自性空。 而借助于相对论，可以另辟奚径，从一个崭新的角度来论证自性空。 相对论所说的观测，并不特指人的观测、认识，可以是仪器，但是即使人和仪器都没有也不要紧。“对于某参照系，事情如何如何”是确切的说法，其中并不包括“观测”二字， 不管是否有观测者，是否有观测行为发生，对于某参照系，事情就是如何如何。以参照系为因，“相”为果，这不同于心对物的认识上的因果，而是一种客观的因果，但与事物产生、维持条件的论述角度不同，所以有理由认为，相对论可以为空性说的论证作重要补充。 相对论否定了时空的绝对性、不变性， 但确立了物理规律和真空中光速这两种东西是不变的，对任何参照系都一样，但它们都不是具体的事物，而是一些规律（“真空中光速为一常数”也是一个规律），因此不能作为所谓的宇宙本体。而佛学也不承认有宇宙本体。佛学的“实相”是指宇宙的真实的样子，而常人所看到的都是不实的虚相。可以看出其与相对论的类似性。那么实相是否就是物理规律和光速呢？不。实相是不可言诠的， 用语言或其它的符号来描述实相只能是近似的、不完全的。 |
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| 文章录入：易林 责任编辑：易林 | |||||
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