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杨鸿智-后现代理论医学博客

《后现代医学》、《正反馈医学》、《自体原位器官重构技术》

 
 
 

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这是一个宣传后现代理论医学的博客.后现代理论医学是以系统理论为指导的新医学.该理论认为,在生命组织中干细胞是决定机体功能状态最基本的因素.通过调节机体内环境和为干细胞提供再生所需要的物质和能量,就可以使干细胞在患者体内原位再生,实现器官重构,使器质性病变得到治疗.现在,已经在北京医药信息学会内成立了后现代理论医学专业委员会,杨鸿智是主任委员.

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(2)钮卫星:爱因斯坦的对与错  

2013-05-12 09:46:53|  分类: 干细胞病 |  标签: |举报 |字号 订阅

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2)钮卫星:爱因斯坦的对与错

书评爱因斯坦上帝的方程式

钮卫星

载《文景》2006年第2

2007-03-13 22:50:09

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b00d4b5010008c4.html

 

1、爱因斯坦的“错”

 

刚刚过去的2005年被称作“爱因斯坦年”,是对爱因斯坦发表狭义相对论、光电效应理论等重要论文100周年和逝世50周年的恰当纪念。不过,在似乎不太考虑为尊者讳的今天,有些纪念文章就瞄准爱因斯坦的另一面,指出他也有各种各样的错。不过笔者以为用伦理的或审美的标准来评判作为一位伟大的物理学家的爱因斯坦的对或错,即便不是不应该也是不恰当的。爱因斯坦的“错”,注定是那种宇宙尺度上的“错”。美国数学家、科普作家阿米尔·阿克塞尔的作品中最新被翻译成中文出版的《上帝的方程式:爱因斯坦、相对论和膨胀的宇宙》(世纪出版集团上海译文出版社200510月)一书中所描述的,就跟爱因斯坦的一个大“错”有关,它发生在爱因斯坦把他的广义相对论应用到整个宇宙上去的时候。

 

如果说爱因斯坦在1905年提出的狭义相对论是一种呼之欲出、瓜熟蒂落的理论的话――人们相信如果爱因斯坦不提出来也会有别人提出来,那么爱因斯坦在1915前后大致完成的广义相对论则是只属于爱因斯坦一个人的,读者可以通过阅读《上帝的方程式》来体会这一点――书中生动地描述了爱因斯坦如何去寻找和学习表达广义相对论物理思想的最新数学语言、如何去求解方程、理论如何被实测证实,等等。

 

1917年,爱因斯坦试图把广义相对论方程应用到整个宇宙上去,来建立一个数理的宇宙模型。但他发现,在只有引力作用的模型中,宇宙不是膨胀就是收缩。为了使这个宇宙模型保持静止――正如感觉到的那样,爱因斯坦在他的方程

 

里额外增加了一项λ,使方程变成

 

他把这个λ叫做宇宙项,它表示是一种斥力,随着天体之间距离的增大而增强,用来抵消引力的作用,以保持一个静态的宇宙。

 

宇宙项是一个天才般的设想,用阿克塞尔的话说是“只有爱因斯坦本人才能作出的设想”。靠引进这样一个宇宙项,爱因斯坦就解算出了或以为解算出了一个有限无界、没有中心的静态宇宙,并消除了以前在牛顿力学框架下的几个宇宙学悖论。但是紧接着先有年长的荷兰物理学家德西特解算出爱因斯坦的方程不只有静态解,后有年青的俄罗斯数学家弗里德曼指出爱因斯坦的静态解是不稳定的。弗里德曼进一步主张应该丢弃宇宙项,宇宙就应该是膨胀的。这些结果起先没有能说服爱因斯坦,后来爱因斯坦承认弗里德曼没错。但让爱因斯坦认错的是看似不相关的另一个学科领域里的新进展。

 

大概从1910年起,天文学家们在研究河外星系的光谱时,发现有系统的红移现象。到1917年,基本上可以肯定除了少数几个离地球近的星系外,所有其他星系都显示出红移现象。星系越远,红移越显著。但当时实测天文学家和理论物理学家之间一度就好像隔了一层窗户纸,相互之间的沟通很不畅。实测天文学家们看不懂广义相对论之类的艰涩理论,只摆弄他们那些越来越复杂和精致的望远镜查看天上有什么新东西;理论物理学家则沉浸在大堆的公式符号中,对天文学家正在取得那些最新进展也不能很好了解。

 

直到1929年,美国天文学家哈勃在一些可靠的实测数据基础上提出了著名的“哈勃定律”,宣布星系的速度V与离开我们的距离r大致成线性关系即V=H0rH0称为哈勃常数,当时给出的数值误差较大,现在确定其值为50公里/(秒·百万秒差距)。对“哈勃定律”所描述的现象最自然的解释就是宇宙在膨胀,宇宙就好比一个有斑点(星系)的气球被吹胀起来的样子,气球表面斑点之间的距离会相互越来越远。1931年爱因斯坦访问加州时看到了天文学家们的计算之后,他正式宣布放弃了那个让他有点灰心失望的宇宙项,并把引入宇宙项到那个方程中称作是他一生中犯的最大错误。

 

2、“标准烛光”

 

但是爱因斯坦真得错了吗?读者可能要责怪我太“作”了――爱因斯坦本人都认错了,还有什么好说的?可是问题就在这里,爱因斯坦很可能认错认得太快了!这也正是阿克塞尔写作《上帝的方程式》一书的主要原因。阿克塞尔在一开始的第一章“爆炸的恒星”中就介绍了天文学家在最新的观测中得到的结果显示,宇宙在大尺度上的行为极可能需要爱因斯坦场方程中的宇宙项才能给以解释。

 

天文学家为了了解宇宙的真相,竭尽所能地获取遥远天体的信息,其中天体离开我们的距离是最基本的信息。前述哈勃定律中就有天体的距离,哈勃当时通过一种被称为“标准烛光”的天体“造父变星”来获得遥远星系的距离。造父变星的光变曲线具有很容易辨认的明显特征,它们的光变周期跟它们的绝对亮度具有简单、确定的关系。因此只要测定了某一颗较近的造父变星的距离,就可以通过观测遥远造父变星的视亮度和光变周期来确定它们的距离。但是在更遥远的距离上,即使在最大的望远镜里造父变星也暗弱得看不见了。这时天文学家们找到了另一种“标准烛光” ――Ia型超新星。

 

天文学家把超新星分为I型和II型,其中II型超新星是比太阳大好几倍的大质量恒星演化到最后产生爆炸的结果;I型超新星被认为是质量大约为1.4倍左右太阳质量的白矮星吸积伴恒星的物质到一定程度时发生的爆炸,细分为IaIbIc型。Ia型超新星之所以也被称为“标准烛光”,是因为它们爆发时光度的最大值也是可以根据光变特征来确定的,这意味着可以通过观测它们的视亮度来确定它们的距离。而且Ia型超新星爆发的亮度相当于整个星系的亮度,这就意味着它们可以在非常遥远的距离上被观测到。

 

1999年春天,美国天文学家索尔·珀尔马特的研究小组已经积累了80Ia型超新星的资料,它们的光线来自70亿光年之远的星系。结果显示这些70亿年远的星系的退行速度要慢于10亿光年远的星系的退行速度。这就意味着10亿年前的宇宙膨胀得比70亿年前的宇宙快。也就是说宇宙在加速膨胀!加速膨胀的宇宙暗示着一种宇宙斥力――即爱因斯坦方程中的宇宙项所表示的那种力――的存在!

 

也许,现在还没有到为爱因斯坦“翻案”的时候,但是他的宇宙项到底是“最大的错误”还是“天才的设想”,至少又变成了一个需要解答的问题。阿克塞尔写此书的目的也就在于向普通读者介绍这一情况的进展,当然也同时回顾了爱因斯坦方程的传奇历史。

 

3、“上帝的方程式”

 

不过阿克塞尔把爱因斯坦的方程式叫做“上帝的方程式”,似乎还另外含有深意。阿克塞尔称爱因斯坦的方程是“他的研究工作王冠上的明珠”,说“它的预见功能令人惊愕。自它问世以来,每隔10年,这个方程就会以预料不到的方式一次又一次显示它的正确性。”他又意味深长地反问:“一个人怎么会对我们宇宙的秘密了解得如此清楚?”也许在阿克塞尔看来,凭一个人的有限智力是不能洞悉宇宙的秘密的,爱因斯坦可能是通过某种来自上帝的启示而悟到了这个方程式,所以这个方程式应该恰当地被叫做“上帝的方程式”。

 

即使阿克塞尔真得这样认为,也是不离谱的。因为在西方的数学和科学传统中,上帝本来就被认为是一位数学家,宇宙就是由上帝按照数学原则设计制造的。这一思想传统的源头一直可以追溯到古希腊的毕达哥拉斯-柏拉图主义,在该派的哲学主张中坚持数学是物理世界的根本实在。于是西方科学家的研究目的就变成了去发现自然现象背后的数学关系,反过来再用这些关系来解释其他自然现象,从而显示作为造物主的上帝的伟大和荣耀。哥白尼、开普勒、伽利略、笛卡尔、牛顿和莱布尼茨等1617世纪的科学大师们都是在这样的一个传统中从事研究的。阿克塞尔作为一位数学家,也许只是在延续这一传统而已。

 

从爱因斯坦自己的一些言论中,我们似乎也可以体会一下他对知识如何获得的看法。1918年在柏林物理学会举办的普朗克60诞辰庆祝会上,爱因斯坦发表了著名的“探索的动机”的演讲,其中说到:“物理学家的最高使命是要得到那些普遍的基本定律,由此世界体系就能用单纯的演绎法建立起来。要通向这些定律,没有逻辑推理的途径。只有通过建立在对经验的同感的理解之上的那种直觉才能得到这些定律。”爱因斯坦还说:“现象和它们的理论之间没有逻辑的桥梁”,需要靠“直觉”去获得关于现象世界的“先定的和谐”。对莱布尼兹所谓的这种“先定的和谐”的顿悟,爱因斯坦显然是深有体会的,“上帝的方程式”无疑就是这样一种“先定的和谐”。

 

柏拉图说,知识是一种回忆。上帝按照他的原则创造了万物和人类,爱因斯坦难道只是代表人类“回忆”起了“上帝的方程式”吗?阿克塞尔写了这样一句话来结束全书:“当最终的方程式构成时,我们将能够使用它去解答奇妙的创世记之谜。这或许是为什么上帝首先把我们送到这儿的原因。”看来作者确实带有他的宗教倾向的,而我觉得不信仰上帝的读者们也许可以把“上帝的方程式”的说法仅仅看作是一种修辞,或者跟爱因斯坦一样把这个“上帝”理解成非人格化的自然及其规律。相信自然按规律运作,这显然是一个方便的假设。

 

最后,作者阿克塞尔为写作这本书查阅了大量原始文献,有些爱因斯坦信件的内容还是首次披露,书中提供的许多具体细节也很有帮助,譬如我从书中确切知道了爱丁顿面临记者提问想不起第三个懂广义相对论的人的典故出自钱德拉塞卡写的爱丁顿传记,不象一些人猜测的那样是出自小报记者的谣传。有了这些充分的资料准备,加上这个题目也相当厚重,因此阿克塞尔原本可以写成一部更加厚重的著作。然而现在的篇幅稍嫌单薄,中译本全书正文190页,用1.5倍的行距排版,确实大大方便和加快了阅读速度,但读完后未免有点让人有意犹未尽之感。当然,喜欢啃厚重的大部头也许纯粹是个人癖好而已,对于普及读物而言,这可能是恰当的处理。

 

 

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