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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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(7)广义相对论的实验验证和宇宙学的奠基  

2013-05-04 09:09:10|  分类: 干细胞病 |  标签: |举报 |字号 订阅

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7)广义相对论的实验验证和宇宙学的奠基

 

广义相对论运用了大量的黎曼几何、张量计算、绝对微分等艰深的数学知识,充满了深邃的哲学思辨,包含着崭新的物理内容,就是高级研究人员要弄懂它也非花大气力不可,一般人自不待言,更不用说哥廷根街上的学童了。对于爱因斯坦同时代的人来说,具有这些知识的人寥寥无几。但是,由于广义相对论的预言不久得到了实验验证,所以还是引起了相当大的轰动。

 

广义相对论的实验证据当时有三个。其一是行星轨道的椭圆绕太阳的旋转,爱因斯坦在1915年和1916年的论文中已圆满地解释了水星近日点的进动,解开了这个长期使人困惑不解的疑团(水星近日点的进动是1859年被勒维烈发现的,勒维烈根据自己发现海王星的经验,误认为水星轨道内有一颗未知的行星或行星群存在)。

 

其二是,由于引力作用,大质量的星球射到我们这里的光线,它的谱线移向光谱红端,即所谓光的引力频移。1924年,亚当斯通过对天狼星伴星的观察,证实了这一预言,自1958年穆斯保尔效应发现以后,才开始在实验室中利用γ射线共振吸收来进行红向位移的实测。

 

其三是引力场使光线弯曲,这一实验检验颇有戏剧性。为了证实爱因斯坦在1911年论文中的预言,德国天文学家组成了一支考察队,于1914年前往俄国克里木半岛,想在日全食时进行观察。不幸第一次世界大战恰恰爆发,考察队人员全被俄国人当作战俘扣留了。“塞翁失马,安知非福”,这一不幸对广义相对论的验证倒是一件幸事。假使这次观察成功的话,很可能会比爱因斯坦的预言值大一倍,因为他当时的计算有错误。

 

大战期间,交战国之间的邮路中断,通过中立国荷兰天文学家的介绍,爱因斯坦1915年的论文传到英国,引起英国天文学家爱丁顿的极大关注和浓厚兴趣。他在1918年发表文章指出,广义相对论引起了物理学、天文学和哲学的重大变革,这是一场影响深远的革命。

 

大战刚刚结束的1919年,英国皇家天文学会立即派出了两支考察队。一支前往巴西北部的索布拉尔,一支由爱丁顿率领,前往西非几内亚湾的普林西比岛,在日全食时观察星光经过太阳的偏离。在普林西比观察所得的位移是1.61±0.30”,索布拉尔的结果是1.98±0.12”,两者在误差允许的范围内都与爱因斯坦预言的1.74”相当符合。

 

116日,这些结果被提交英国皇家学会与英国皇家天文学会联席会议。会议气氛迥异非凡,听众怀着强烈的兴趣,犹如欣赏一出希腊戏剧。主持会议的J. J.汤姆逊说:“这是自牛顿以来,万有引力论的一项最重要成就”,“它不是发现一个外围岛屿,而是发现整个科学新思想的大陆”,“爱因斯坦的预言,是人类思想的一大凯歌”。

 

1128日,英国的权威报刊《泰晤士报》以“科学的革命,宇宙引力的新理论”为题做了报道,这立即震撼了欧洲乃至世界,引起了一股“相对论热”。爱因斯坦也随之名扬四海:他的照片刊登在画报的封面,他的名字出现于报头标题,人们异口同声地称他为“20世纪的牛顿”。爱因斯坦向来把荣誉视为累赘,他甚至觉得相对论热是“赶时髦”。

 

爱因斯坦的声誉反倒招来了纳粹分子和排犹分子的忌恨,他们于1920824日在柏林音乐厅召开了批判相对论的大会,极尽攻击谩骂之能事。爱因斯坦27日在《柏林日报》发表声明,对“反相对论公司”作了公开答复。他一针见血地指出,这个“杂七杂八的团体”的“动机并不是追求真理的愿望”。爱因斯坦也“厌恶为相对论大叫大嚷”,他表示:“夸张的言词使我感到肉麻”。他多次表示不愿作头顶花环的象征性的领头羊,只愿作纯朴羊群中的一只普通羊。劳厄1921年在他的介绍广义相对论的著作中说得好:“许多人赞扬,也有许多人反对。值得注意的是,无论在这一方或另一方,那些叫得最响的人几乎一点也不理解它。”

 

相对论被人们接受和理解是一个缓慢而艰难的过程,劳厄的经历很能说明问题。劳厄是相对论最早的信徒和倡导者,他19591023日在写给爱因斯坦的继女玛格特?爱因斯坦小姐的信中承认,在爱因斯坦1905年的论文发表以后,“一种新境界缓慢地、但却是稳步地呈现在我的面前。我为此而耗费了巨大的精力,……特别是认识论上的障碍使我十分困惑。我觉得只是大约从1950年起,才排除了这些障碍。”劳厄在19602月为他的《物理学史》所写的附录中也说过:“广义相对论对我同许多其他人一样,比狭义相对论要伤脑筋得多;实际上我在1950年前后才真正掌握了广义相对论。”

 

借助广义相对论的成果,爱因斯坦在1916年做出了引力波的预言,并尝试用它来考察宇宙学问题。1917年,他在《普鲁士科学院会议报告》中发表了论文“根据广义相对论对宇宙学所作的考察”。这篇论文是宇宙学的开创性论文,直接导致宇宙学这一新的科学研究领域的确立。该文分为五部分:牛顿的理论,符合广义相对论的边界条件,空间上闭合并具有均匀分布的物质的宇宙,关于引力场方程的附加项,计算的完成、结果。爱因斯坦认为,传统的宇宙在空间上无限的观念既与牛顿理论悖谬,也与广义相对论矛盾。为了避免在无限远处给广义相对论设立边界条件的困难,他提出有限无界的宇宙模型。由于爱因斯坦在场方程中添加了一个常数项,因此他的宇宙模型是静态的。在这一点,它与1946年的宇宙大爆炸理论不同。不管怎样,爱因斯坦把对宇宙的研究从猜测和思辨变为科学,成为现代宇宙学的奠基人。

 

爱因斯坦逝世以后,特别是1960年代以来,不仅广义相对论的实验验证如雨后春笋,而且这一理论也成为相对论天体物理学、高能天体物理学和宇宙学的理论基础,展现出引入瞩目的前景。类星体、脉冲星、致密X射线源、3K宇宙微波背景辐射、黑洞、引力波等等的发现和探测,大爆炸理论和各种宇宙模型的提出就是很好的例证。目前,这一发展方兴未艾。

 

 

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