第二章 空間與時間 【17】

第二章空間與時間

空間與時間是物理學中的基本概念。早在公元前300多年前對空間與時間就有所闡說了。在歐幾里得的幾何學里有著平直的空間；三角形、圓形、方形、平行線均有著各自明確的定義。而時間一直均衡地永不休止地穩穩向前流逝，決不受其它任何事物的影響而改變。這一空間與時間的概念經歷了數千年，在人們的頭腦里，深深地印在所有人的習慣思維中而不加思索、毫無疑問地運用。

接著在兩千年以後，物理學最完美的過程由物理學巨匠牛頓開啟完成。他將經典物理歸納到比較完美的程度，他所提出的力學三大定律，簡單、明了地概括了所有以前人們認知的物理規律；總結了千百年來人們從物理現象中得出的經驗。在他所築起的經典物理大廈中物理精英在裡面安然無恙地感覺到一種美好的坐享其成的感受，因為整個物理世界總是那麼和諧地不出人們所料的，一絲不苟地嚴格遵循已知的規律馴服地運轉。在牛頓力學絕對的空間與絕對的時間中，物理學界平穩地渡過了幾百年。直到十九世紀末，物理學家相信他們對物理學的描述已經接近尾聲。人類偉大的科學家牛頓所建立的這個金碧輝煌的經典物理大廈，就是建在永恆不變的三維空間和恆定向前的時間的基礎上。

然而，正當物理學界準備舉杯歡慶之時麻煩來了，首先向他們發難的是微觀世界的小不點。其實，世上本不存在一勞永逸的成果可享受一輩子，經典物理大廈相對於外面浩瀚的自然界來說，那點知識顯然是不夠用的。大廈里的井底之蛙們面對廣闊宇宙的知識海洋無所適從。隨著人們對科學不斷的追求，隨著科學進步的不斷發展，人們的知識領域越來越寬廣，探索的區域大到無邊無際的宇宙，小到難以測知的微粒子世界。經典物理在解釋新知識時逐漸遇到越來越多的困難。剛開始物理學家們盡量利用現有的牛頓物理的知識來解釋，將問題歸納到舊有理論的範疇內，然而時間久了問題終究是捂不住的，譬如典型的「紫外災」問題，即紫外線照射金屬后金屬會放射出電子來。這在以往的經典物理中根本無法解釋這一微觀世界的物理現象。這樣，業已被新問題擊得千瘡百孔的經典物理大廈，最後終於在越來越複雜的困難的面前起火了。

也就是說原先基本上是在人們看得到摸得著、可直接感知範圍內適用的物理定律，當擴展到難以感知的極大的宇宙或極小的微觀世界時，產生的難以解決的矛盾層出不窮了。進入二十世紀，又一劃時代的科學巨人愛因斯坦終於站了出來打開了這一僵局，他在1905年提出了狹義相對論，又於1915年進一步提出了廣義相對論。同時，他用量子的觀點解釋了光電效應，成功地破解了「紫外災」，為此他榮獲了1921年度諾貝爾物理學獎。他首開了量子力學的新篇章，對人類做出了劃時代的重大貢獻。

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