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中外科学家发明家丛书_多人【完结】(297)

  你断定引力的作用,

  不是一种拉力,

  你认为空间基本上空无一物,

  而时间却几乎是满而无隙,

  尽管我为怀疑你的话深感抱歉,

  但这听起来必竟有违常理。

  空间是四维的空间,

  而不只是人们认识的三维。

  关于斜边的平方 也不再是过去的概念。 你对平面几何的所作所为, 令数学家们头疼不已。 你认为时间严重地受到了限障, 甚至光线也被弄弯: 如果这就是你的意思所在, 我相信我已消除了怀疑, 掌握了它的实质所在, 而不必如别人一样费力去猜。 如果我以两倍的光速; 由美国前往剑桥, 今天下午四点动身, 昨天晚上便已回到了家。 你现在的确明白了,爱因斯坦说, 这实在是一点也不差。 但是以水星为例, 它绕着太阳在运行, 要是直到生命终结之时, 也永远回不到它所经过的地方, 那么我们动手做的事情, 最好还是不要开始。 因为如果过去还没有结束, 而未来却已经介入; 那么一切事物又有何用, 管他是人还是物! 请再告诉我的总统与主教, 对此不要再迷糊。 爱因斯坦还说到, 在相对论的影响下, 最短的线并不是笔直的线, 而是自然地弯弯曲曲就像数字8。 如果你走得太快, 你的目的地将会很晚才能到达。 但是,复活节之日即圣诞节之时, 而远在天边即是近在眼前; 二加二将会大于四, 那里也就是这边。 你是对的,爱丁顿说,

  未来将证明你所有的发言。

  威廉斯的这首长诗,可以说将爱因斯坦的广义相对论以爱丁顿与爱因斯 坦谈话的形式展现在了大家的眼前,而且是相当生动形象的,同时也代表了 当时科学界对两人在建立及推广相对论这一问题上的充分肯定。

  五、爱丁顿的宇宙理论

  1926年,爱丁顿的《恒星内部结构》一书出版了,这一年他44岁。在 以后的18年科学研究中,他除了偶尔涉足于自己早年感兴趣的一些领域外, 将自己的全部精力都用在了他所选中的一个特定宇宙模式的证明之中,进而 将这个模式作为他“量子论与相对论统一起来的基本理论”的基础。

  在此后不久,爱丁顿就发表了《相对论的数学理论》一文。在这篇论文 中,爱丁顿认为存在着两种不同的宇宙模式,它们都同一个不为零的宇宙常 数Λ有关:一种是爱因斯坦宇宙,它是静态的,并处于流体静力平衡状态中; 另一种是德西特宇宙,它也是静态的,但在不断地膨胀。这两种模式在理论 上都是可能的,并且同有关均匀各向同性的假设没有矛盾。由于在德西特宇 宙中存在着某种膨胀现象,天体的距离越远,退行速度越大;而爱因斯坦宇 宙模式中不存在这种膨胀,因此爱丁顿在论文中将各符合自己观点的德西特 宇宙模式的可能性会更大一些。除去他的主观认识外,他还根据了当时他所 能得到的很少的一些观测资料而最终作出了这一选择的。

  在爱因斯坦宇宙与德西特宇宙中,所有的度规系数都与时间无关,因此, 从这个角度上来说它们都是静态的。而德西特宇宙尽管表现有膨胀,但它的 静态特征是因宇宙中不存在任何质量密度而造成的。因此,在当时爱因斯坦 宇宙便是不表现有任何运动的唯一宇宙模型。正如爱丁顿对这种情况所作的 总结那样:“爱因斯坦宇宙包含有物质但没有运动,德西特宇宙则包含有运 动但没有物质。”

  1927年,勒梅特在自己的一篇论文中证明了爱因斯坦方程允许均匀各向 同性的非静态宇宙模式,并且相当详细地叙述了这一理论对天文学的影响。 爱丁顿见到这篇论文后,进行了详细的分析,并在自己的著作中作了广泛的 宣传。根据勒梅特的证明,宇宙常数项Λ成了一个可以取正值,又可以取负 值还可以取零的参数,这样,研究者们就有了可供选择的各种宇宙模式。这 些模式为同天文观测事实进行比较而提供了广泛的基础。

  爱丁顿虽然认识到了这一点,但他根据自己的研究方向,一开始就把精 力集中在这一系列可能模式中的一个具体成员上,在他所在意的模式中,宇 宙最初是某种德西特宇宙,它的质量(M)与半径(R)之间存在着这样的关

  E 系式:

  1   GM   1

  M C 2

  中运动的一个电子来说,狄拉克方程中与电子M ε有关的项是 不正确性。

  根据最新的理论研究和实际观测,宇宙中充满了均匀各向同性的辐射 场,该辐射场具有温度为3K的普朗克分布。这一事实意味着:宇宙自从辐射 温度为4000K、物质与辐射互相分离以来已扩大了大约1350倍。同样,由核 合成所产生的原始氦也意味着宇宙在某个时期曾处于这样的一种状态:当时

  -3      9 的密度为1000克·厘米 ,温度为10K。这两个要求又进一步意味着那个时

  9 刻的宇宙半径一定要小10倍。宇宙半径有这样大小的变化,这显然是爱丁 顿所没有预料到的。

  但无论如何,爱丁顿的宇宙模式理论对于人类进一步认识宇宙起到了巨 大的促进作用。

  六、恒星的终结理论

  爱丁顿在对宇宙的最初模式理论进行研究的时候,离不开对宇宙中的质 点——恒星的研究,而恒星的最终状态如何,也是他探讨的一个重要问题。 他对于这方面的研究成果,集中地体现在他于1936年夏天,在哈佛大学文学 与科学300周年纪念大会上所做的发言:


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