第1部分

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時空觀。

愛因斯坦著手建立一個統一的物理理論。他把伽利略力學運動的相對性原理擴充套件開來，使之包括所有物理定律。把它提升為公理；又把觀測和實驗得來的光速不變也提升為公理。如果兩者同時成立，不同的慣性系的各個座標之間必然存在一種確定的數學關係，這就是洛倫茲變換。透過這種變換，他推匯出，運動的尺子要縮短；運動的鐘要變慢；任何物體的運動速度都不能超過光速。由這個理論來看，以前的矛盾都解決了，古典力學定律成了物體在低速運動時的一種極限情況。自然現象在運動學方面顯示出統一性。這就是“狹義相對論”。

相對論不僅引起了時空觀的革命，也帶來了整個物理學的革命，產生了深遠的影響。其中最突出的，是關於物體的質量和能量相對性的推論，即E=mc2。這為以後原子彈的製造、核能的和平利用打下了理論基礎。

1916年發表的《廣義相對論的基礎》則完成了現代物理學大廈的封頂工作。愛因斯坦發現，現實的有物質存在的空間，不是平坦的歐幾里德空間，而是彎曲的黎曼空間；空間的彎曲程度取決於物質的質量及其分佈狀況，空間曲率就體現為引力場的強度。這就在更深一層意義上否定了牛頓的絕對時空觀。廣義相對論實質上是一種引力理論，它把幾何學與物理學統一起來，用空間結構的幾何性質來表述引力場。它同牛頓的引力論有本質的不同，但在日常人們接觸到的現象中卻分辨不出兩者結果的差異。愛因斯坦提供了三個可供實驗驗證的推論。第一是水星近日點的進動，這在當時就得到完滿解決。第二，在強引力場中，時鐘要走得慢些，因此從巨大質量的星體表面射到地球上的光的譜線，必定顯得要向光譜的紅端移動。這在1925年得到觀測驗證。第三，光線在引力場中的偏轉。這在第一次世界大戰結束後的對日全食的觀測中得到了驗證，使廣義相對論頃刻間聞名於世。

在這本書的第三部分，愛因斯坦應用他的理論對宇宙的模式進行了一些探討。

愛因斯坦不僅在科學上做出瞭如此傑出的貢獻。他熱愛和平、曾經給羅斯福總統寫信，敦促美國研製原子彈，趕在法西斯成功之前，用以結束戰爭。他性格既驕傲又謙虛，在自己的領域他很自負。當以色列國成立時，國家邀請他出任總統，他拒絕了。他還是一位比較出色的小提琴演奏家，在思考的間隙，他會在美妙的琴聲中迷醉一會兒，這也許是使他的理論變得那麼美麗的原因之一。

第一部分　狹義相對論

1．幾何命題的物理意義

閱讀本書的讀者，大多數在做學生的時候就熟悉歐幾里得幾何學的宏偉大廈。你們或許會以一種敬多於愛的心情記起這座偉大的建築。在這座建築的高高的樓梯上，你們曾被認真的教師追迫了不知多少時間。憑著你們過去的經驗，誰要是說這門科學中的那怕是最冷僻的命題是不真實的，你們都一定會嗤之以鼻。但是，如果有人這樣問你們，“你們說這些命題是真實的，你們究竟是如何理解的呢？”那麼你們這種認為理所當然的驕傲態度或許就會馬上消失。讓我們來考慮一下這個問題。

幾何學是從某些象“平面”、“點”和“直線”之類的概念出發的，我們可以有大體上是確定的觀念和這些要領相聯絡；同時，幾何學還從一些簡單的命題（公理）出發，由於這些觀念，我們傾向於把這些簡單的命題當作“真理”接受下來。然後，根據我們自己感到不得不認為是正當的一種邏輯推理過程，闡明其餘的命題是這些公理的推論，也就是說這些命題已得到證明。於是，只要一個命題是以公認的方法從公理中推匯出來的，這個命題就是正確的（就是“真實的”）。這樣，各個幾何命題是否“真實”的問題就歸結為公理是否“真實”的問題。可是人們早就知道，上述最後一個問題不僅是用幾何學的方法無法解答的，而且這個問題本身就是完全沒有意義的。我們不能問“過兩點只有一直線”是否真實。我們只能說，歐幾里得幾何學研究的是稱之為“直線”的東西，它說明每一直線具有由該直線上的兩點來唯一地確定的性質。“真實”這一概念有由該直線上的兩點來唯一地確定的性質。“真實”這一概念與純幾何這一論點是不相符的，因為“真實”一詞我們在習慣上總是指與一個“實在的”客體相當的意思；然而幾何學並不涉及其中所包含的觀念與經驗客體之間的關係，而只是涉及這些觀念本身之間的邏輯聯絡。

不難理解，為什麼儘管如些我們還是感到不得不將這些幾何命題稱為“真理”。幾何觀念大體上對應於自然界中具有正確