相對(duì)論與宇宙觀

1、 17世紀(jì)初，法國(guó)哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家笛卡兒世紀(jì)初，法國(guó)哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家笛卡兒繼承并發(fā)展了古希臘的繼承并發(fā)展了古希臘的“以太以太”觀念，形成了觀念，形成了“以以大學(xué)說(shuō)大學(xué)說(shuō)”： “原始混沌的物質(zhì)彌漫整個(gè)空間，并做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，原始混沌的物質(zhì)彌漫整個(gè)空間，并做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，形成漩渦。形成漩渦?！薄啊薄耙蕴菢?gòu)成空間的原料。以太是構(gòu)成空間的原料?！彼靡运靡蕴鰷u理論解釋各種自然現(xiàn)象，這種理論很快被人太漩渦理論解釋各種自然現(xiàn)象，這種理論很快被人們接受。們接受。 可是，按照波動(dòng)理論必須賦予可是，按照波動(dòng)理論必須賦予“以太以太”以多種奇異以多種奇異的特性的特性它既是極輕的極稀薄的流體，對(duì)天體運(yùn)它

2、既是極輕的極稀薄的流體，對(duì)天體運(yùn)行毫無(wú)阻力，又要具有彈性模量比鋼還大的固體彈行毫無(wú)阻力，又要具有彈性模量比鋼還大的固體彈性，以便傳遞橫波。性，以便傳遞橫波?！耙蕴蕴本哂羞@兩種水火不相具有這兩種水火不相容的奇異特性是十分難以想象的。容的奇異特性是十分難以想象的。 奇特的奇特的“以太以太”在何方，它究竟是什么東西，成為在何方，它究竟是什么東西，成為19世紀(jì)和世紀(jì)和20世紀(jì)初物理學(xué)家們特別注目的問(wèn)題。既世紀(jì)初物理學(xué)家們特別注目的問(wèn)題。既然假定然假定“以太以太”充滿整個(gè)空間和物體中，那么運(yùn)動(dòng)充滿整個(gè)空間和物體中，那么運(yùn)動(dòng)物體是否會(huì)對(duì)物體是否會(huì)對(duì)“以太以太”產(chǎn)生影響，產(chǎn)生影響，“以太以太”是否被是否

3、被拖曳？這為科學(xué)家們探索拖曳？這為科學(xué)家們探索“以太以太”提供了最佳途徑。提供了最佳途徑。 1818年，菲涅耳在給法國(guó)政治家、物理學(xué)家阿拉果年，菲涅耳在給法國(guó)政治家、物理學(xué)家阿拉果的信中提出了部分拖曳假說(shuō)。他認(rèn)為，整個(gè)空間的的信中提出了部分拖曳假說(shuō)。他認(rèn)為，整個(gè)空間的“以太以太”是靜止的，透明體中的是靜止的，透明體中的“以太以太”可以部分可以部分地被這一物體拖曳。地被這一物體拖曳。 從菲涅耳部分拖曳理論出發(fā)，依據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性可從菲涅耳部分拖曳理論出發(fā)，依據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性可知，物體在靜止知，物體在靜止“以太以太”中運(yùn)動(dòng)，就相當(dāng)于中運(yùn)動(dòng)，就相當(dāng)于“以太以太”相對(duì)于物體飄移，運(yùn)動(dòng)物體就受到了與其運(yùn)動(dòng)方

4、向相對(duì)于物體飄移，運(yùn)動(dòng)物體就受到了與其運(yùn)動(dòng)方向相反的相反的“以太風(fēng)以太風(fēng)”。地球繞著太陽(yáng)在真空。地球繞著太陽(yáng)在真空(靜止以太靜止以太)中運(yùn)動(dòng)，其速度為每秒中運(yùn)動(dòng)，其速度為每秒30公里，自然應(yīng)該探測(cè)到公里，自然應(yīng)該探測(cè)到“以太以太”對(duì)于地球的飄移。測(cè)定對(duì)于地球的飄移。測(cè)定“以太以太”飄移成了飄移成了物理學(xué)家們探索與研究物理學(xué)家們探索與研究“以太以太”的新途徑。的新途徑。 “以太飄移以太飄移”的測(cè)定，是由美國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家的測(cè)定，是由美國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家邁克爾遜和莫雷于邁克爾遜和莫雷于1886年完成的。年完成的。 邁克爾遜邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)得到了莫雷實(shí)驗(yàn)得到了“以太飄移的零以太飄移的零結(jié)果結(jié)果”。自此后，

5、近。自此后，近50年中有年中有11位科學(xué)家發(fā)位科學(xué)家發(fā)表了表了13份精確實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，都得到了份精確實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，都得到了“以太飄以太飄移的零結(jié)果移的零結(jié)果”。這是對(duì)。這是對(duì)“以太以太”存在與否的存在與否的判定性實(shí)驗(yàn)。判定性實(shí)驗(yàn)。 1899年彭加勒提出了年彭加勒提出了“以太以太”不存在的可能性；不存在的可能性； 1904年彭加勒明確地表示，應(yīng)該把相對(duì)性原理從力年彭加勒明確地表示，應(yīng)該把相對(duì)性原理從力學(xué)現(xiàn)象擴(kuò)展到各種物理現(xiàn)象；學(xué)現(xiàn)象擴(kuò)展到各種物理現(xiàn)象； 在在1904年出版的年出版的科學(xué)與假科學(xué)與假設(shè)設(shè)中，彭加勒指出，絕對(duì)中，彭加勒指出，絕對(duì)空間是不存在的，絕對(duì)時(shí)間空間是不存在的，絕對(duì)時(shí)間是沒(méi)有的。我們所

6、能理解的是沒(méi)有的。我們所能理解的只不過(guò)是相對(duì)運(yùn)動(dòng)而已。所只不過(guò)是相對(duì)運(yùn)動(dòng)而已。所謂兩個(gè)事件經(jīng)歷的時(shí)間相等謂兩個(gè)事件經(jīng)歷的時(shí)間相等的說(shuō)法是沒(méi)有實(shí)際意義的。的說(shuō)法是沒(méi)有實(shí)際意義的。：公設(shè)公設(shè)1：。公設(shè)公設(shè)2：。 愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)電動(dòng)力學(xué)的方程并不具有伽愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)電動(dòng)力學(xué)的方程并不具有伽利略變換的不變性，但他認(rèn)定相對(duì)性原理為一利略變換的不變性，但他認(rèn)定相對(duì)性原理為一切物理定律都必須遵循的原則，那末就會(huì)想到切物理定律都必須遵循的原則，那末就會(huì)想到兩慣性系之間必有新的時(shí)空變換來(lái)取代伽利略兩慣性系之間必有新的時(shí)空變換來(lái)取代伽利略變換變換 愛(ài)因斯坦正是以愛(ài)因斯坦正是以為前提，又考慮為前提，又考慮到到便輕而易舉

7、地推導(dǎo)出反映便輕而易舉地推導(dǎo)出反映時(shí)空聯(lián)系的時(shí)空聯(lián)系的22211cccxttzzyytxx22vvvv 在低速時(shí)會(huì)過(guò)渡到牛頓力學(xué)，在低速時(shí)會(huì)過(guò)渡到牛頓力學(xué)，那就表明相對(duì)論體系已那就表明相對(duì)論體系已；或者；或者說(shuō)，愛(ài)因斯坦以其相對(duì)論時(shí)空觀改造了牛頓力說(shuō)，愛(ài)因斯坦以其相對(duì)論時(shí)空觀改造了牛頓力學(xué)，使其推廣成為相對(duì)論動(dòng)力學(xué)。學(xué)，使其推廣成為相對(duì)論動(dòng)力學(xué)。 更確切地說(shuō)，更確切地說(shuō)，反映反映范圍的物范圍的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而適合于的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)范圍，適合于的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)范圍，可反映以光速傳播的電磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和在小于可反映以光速傳播的電磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和在小于光速的范圍內(nèi)的力學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其中光速的范圍內(nèi)的力學(xué)

8、運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其中。 時(shí)間延緩效應(yīng)時(shí)間延緩效應(yīng)即意味著即意味著。為。為便于理解，以便于理解，以“愛(ài)因斯坦火車愛(ài)因斯坦火車”為例說(shuō)明之。為例說(shuō)明之。 從車廂底部向頂部的反光鏡發(fā)射一強(qiáng)光從車廂底部向頂部的反光鏡發(fā)射一強(qiáng)光脈沖，爾后光脈沖被反光鏡反射回底部，見(jiàn)圖。脈沖，爾后光脈沖被反光鏡反射回底部，見(jiàn)圖。 設(shè)想一對(duì)年華正茂的孿生兄弟，哥哥告別設(shè)想一對(duì)年華正茂的孿生兄弟，哥哥告別弟弟，登上訪問(wèn)牛郎織女的旅程。歸來(lái)時(shí)，阿弟弟，登上訪問(wèn)牛郎織女的旅程。歸來(lái)時(shí)，阿哥仍是風(fēng)度翩翩一少年，而前來(lái)迎接他的胞弟哥仍是風(fēng)度翩翩一少年，而前來(lái)迎接他的胞弟卻是白發(fā)蒼蒼一老翁了。這真應(yīng)了古代神話里卻是白發(fā)蒼蒼一老翁了。這真應(yīng)了

9、古代神話里“”的說(shuō)法！的說(shuō)法！ 按照相對(duì)論，運(yùn)動(dòng)不是相對(duì)的嗎？上面是按照相對(duì)論，運(yùn)動(dòng)不是相對(duì)的嗎？上面是從從“天天” 看看 “地地”，若從，若從“地地” 看看 “天天”，還應(yīng)有還應(yīng)有“地上方一日，天上已七年地上方一日，天上已七年”的效應(yīng)。的效應(yīng)。為什么在這里天、地不對(duì)稱？這便是所說(shuō)的為什么在這里天、地不對(duì)稱？這便是所說(shuō)的“ twin paradox”。 從邏輯上看，這佯謬并不存在，因?yàn)樘?、從邏輯上看，這佯謬并不存在，因?yàn)樘?、地兩個(gè)參考系的確不對(duì)稱的。地兩個(gè)參考系的確不對(duì)稱的。從原則上講，從原則上講，“地地”可以是一個(gè)慣性參考系，而可以是一個(gè)慣性參考系，而“ 天天”卻不卻不能。否則它將一去不復(fù)返

10、，兄弟永別了，誰(shuí)也能。否則它將一去不復(fù)返，兄弟永別了，誰(shuí)也不再有機(jī)會(huì)直接看到對(duì)方的年齡。不再有機(jī)會(huì)直接看到對(duì)方的年齡?！?天天”之所之所以能返回，必有加速度，這就超出狹義相對(duì)論以能返回，必有加速度，這就超出狹義相對(duì)論的理論范圍，需要用廣義相對(duì)論去討論。的理論范圍，需要用廣義相對(duì)論去討論。 。 用儀器模擬的用儀器模擬的“孿生子孿生子”實(shí)驗(yàn)已成為可能。實(shí)驗(yàn)已成為可能。 1971 年完成了兩完全相同的銫原子鐘分別向東年完成了兩完全相同的銫原子鐘分別向東和向西繞地球一周的實(shí)驗(yàn)。和向西繞地球一周的實(shí)驗(yàn)。 設(shè)想設(shè)想“愛(ài)因斯坦火車愛(ài)因斯坦火車”以以v=0.97c =29萬(wàn)萬(wàn)公里公里/秒的速度駛過(guò)一座長(zhǎng)秒的速

11、度駛過(guò)一座長(zhǎng)L=580萬(wàn)公里的大萬(wàn)公里的大橋?；疖噺臉虻囊欢笋傊亮硪欢藭r(shí)，用置于橋?；疖噺臉虻囊欢笋傊亮硪欢藭r(shí)，用置于橋兩端的兩只預(yù)先對(duì)準(zhǔn)了的鐘來(lái)測(cè)量，測(cè)得橋兩端的兩只預(yù)先對(duì)準(zhǔn)了的鐘來(lái)測(cè)量，測(cè)得所花費(fèi)的時(shí)間所花費(fèi)的時(shí)間t=L/v=20秒。但用火車上乘客秒。但用火車上乘客攜帶的鐘來(lái)測(cè)量，橋的一端和另一端分別經(jīng)攜帶的鐘來(lái)測(cè)量，橋的一端和另一端分別經(jīng)過(guò)他身邊的時(shí)間間隔是過(guò)他身邊的時(shí)間間隔是 =5秒鐘。這兩個(gè)秒鐘。這兩個(gè)時(shí)間數(shù)值的測(cè)量與上述反光實(shí)驗(yàn)中的時(shí)間測(cè)時(shí)間數(shù)值的測(cè)量與上述反光實(shí)驗(yàn)中的時(shí)間測(cè)量 相 雷 同 。 故 而 在 乘 客 看 來(lái) ， 大 橋 長(zhǎng)量 相 雷 同 。 故 而 在 乘 客 看 來(lái)

12、 ， 大 橋 長(zhǎng)L=V =145萬(wàn)公里。這種現(xiàn)象稱為長(zhǎng)度收縮萬(wàn)公里。這種現(xiàn)象稱為長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，俗稱效應(yīng)，俗稱“”。t1 這兩種效應(yīng)的起因，這兩種效應(yīng)的起因，其實(shí)就在于同時(shí)概念的相對(duì)性；效應(yīng)及其起因其實(shí)就在于同時(shí)概念的相對(duì)性；效應(yīng)及其起因都可由洛倫茲變換給出定量的解釋。都可由洛倫茲變換給出定量的解釋。 此外，用洛倫茲變換還可說(shuō)明，此外，用洛倫茲變換還可說(shuō)明，；此即意指時(shí)空雖然可變，但相對(duì)論；此即意指時(shí)空雖然可變，但相對(duì)論并不違背因果性原理。并不違背因果性原理。 1907年，德國(guó)數(shù)學(xué)家閔可夫斯基引入年，德國(guó)數(shù)學(xué)家閔可夫斯基引入，使時(shí)間和空間結(jié)合成一個(gè)統(tǒng)一體；，使時(shí)間和空間結(jié)合成一個(gè)統(tǒng)一體；在這個(gè)四

13、維空間中建立坐標(biāo)系，當(dāng)然有四根相在這個(gè)四維空間中建立坐標(biāo)系，當(dāng)然有四根相互正交的坐標(biāo)軸，互正交的坐標(biāo)軸，。 指出：指出：“世界是一個(gè)四維時(shí)世界是一個(gè)四維時(shí)空連續(xù)區(qū)，是最平凡不過(guò)的說(shuō)法?？者B續(xù)區(qū)，是最平凡不過(guò)的說(shuō)法。因?yàn)槲镆驗(yàn)槲锢憩F(xiàn)象的世界是由各個(gè)事件組成的，而每個(gè)事理現(xiàn)象的世界是由各個(gè)事件組成的，而每個(gè)事件又是由四個(gè)數(shù)來(lái)描述的，這四個(gè)數(shù)就是三個(gè)件又是由四個(gè)數(shù)來(lái)描述的，這四個(gè)數(shù)就是三個(gè)空間坐標(biāo)空間坐標(biāo) x,y,z 和一個(gè)時(shí)間坐標(biāo)和一個(gè)時(shí)間坐標(biāo) t ”。 質(zhì)量和能量結(jié)合為一體：質(zhì)量和能量結(jié)合為一體： 。2mcE 0220/1mcmmv其中其中 是在物體隨動(dòng)參考系中所測(cè)得的質(zhì)量，是在物體隨動(dòng)參考系中

14、所測(cè)得的質(zhì)量，也就是它的也就是它的，或叫，或叫；而在；而在相對(duì)于物體以速度相對(duì)于物體以速度 v 運(yùn)動(dòng)的慣性系里測(cè)量的運(yùn)動(dòng)的慣性系里測(cè)量的質(zhì)量質(zhì)量 稱為物體的稱為物體的。 該式往往稱作相對(duì)論能量的畢達(dá)哥拉斯該式往往稱作相對(duì)論能量的畢達(dá)哥拉斯方程，因?yàn)榭偰芰糠匠?，因?yàn)榭偰芰?E 與靜能與靜能 m0c2 以及動(dòng)量的以及動(dòng)量的 c 倍三者之倍三者之 間正滿足幾何間正滿足幾何 學(xué)中的畢達(dá)哥學(xué)中的畢達(dá)哥 拉斯定理，如拉斯定理，如 圖清楚可見(jiàn)。圖清楚可見(jiàn)。 22022)cm()pc(E 2022)cm()c/E(p 22022)cm()pc(E 說(shuō)明：說(shuō)明： 狹義相對(duì)論建立后，否定了狹義相對(duì)論建立后，否定了

15、“以太以太”的存在，的存在，邁，邁克耳遜克耳遜莫雷實(shí)驗(yàn)、菲索的流水實(shí)驗(yàn)都得到莫雷實(shí)驗(yàn)、菲索的流水實(shí)驗(yàn)都得到了正確的解釋；對(duì)考夫曼實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的電子了正確的解釋；對(duì)考夫曼實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的電子質(zhì)量隨其運(yùn)動(dòng)速度而增大的現(xiàn)象，以相對(duì)論質(zhì)量隨其運(yùn)動(dòng)速度而增大的現(xiàn)象，以相對(duì)論質(zhì)量效應(yīng)給予圓滿解釋。相對(duì)論的出現(xiàn)為解質(zhì)量效應(yīng)給予圓滿解釋。相對(duì)論的出現(xiàn)為解除除19世紀(jì)末世紀(jì)末20世紀(jì)初的世紀(jì)初的“物理學(xué)危機(jī)物理學(xué)危機(jī)”，做，做出了重大貢獻(xiàn)，極大地推動(dòng)了科學(xué)的發(fā)展，出了重大貢獻(xiàn)，極大地推動(dòng)了科學(xué)的發(fā)展，取得了輝煌的成果。取得了輝煌的成果。，狹義相對(duì)論引導(dǎo)人們研究高速物體和，狹義相對(duì)論引導(dǎo)人們研究高速物體和場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，

16、使人類的研究領(lǐng)域更深入更廣泛地場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使人類的研究領(lǐng)域更深入更廣泛地進(jìn)入微觀世界和宇宙。進(jìn)入微觀世界和宇宙。，導(dǎo)致了狄拉克的相對(duì)論量子力，導(dǎo)致了狄拉克的相對(duì)論量子力學(xué)的誕生，解決了電子自旋等現(xiàn)代科學(xué)中的難題。學(xué)的誕生，解決了電子自旋等現(xiàn)代科學(xué)中的難題。 用相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系式用相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系式E = mc2 可以計(jì)算核裂變和聚可以計(jì)算核裂變和聚變產(chǎn)生的巨大能量，變產(chǎn)生的巨大能量，。 相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系公式還可以相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系公式還可以。 質(zhì)能公式已成為正在發(fā)展中的質(zhì)能公式已成為正在發(fā)展中的，它在即將出現(xiàn)的新的科學(xué)，它在即將出現(xiàn)的新的科學(xué)技術(shù)突破中必能大顯身手。技術(shù)突破中必能大顯身手。 狹義相對(duì)論

17、的誕生，標(biāo)志著經(jīng)典物理學(xué)的終狹義相對(duì)論的誕生，標(biāo)志著經(jīng)典物理學(xué)的終結(jié)，它結(jié)，它，譜寫(xiě)了物理學(xué)，譜寫(xiě)了物理學(xué)的新篇章。的新篇章。，狹義相對(duì)論給牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀，狹義相對(duì)論給牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀以有力的批判，指明了空間和時(shí)間的相對(duì)性，以有力的批判，指明了空間和時(shí)間的相對(duì)性，時(shí)間、空間與運(yùn)動(dòng)物質(zhì)的關(guān)系，在自然科學(xué)時(shí)間、空間與運(yùn)動(dòng)物質(zhì)的關(guān)系，在自然科學(xué)領(lǐng)域領(lǐng)域。相對(duì)時(shí)。相對(duì)時(shí)空觀為我們認(rèn)識(shí)自然界開(kāi)辟了新途徑，具有空觀為我們認(rèn)識(shí)自然界開(kāi)辟了新途徑，具有劃時(shí)代的科學(xué)價(jià)值和歷史意義。劃時(shí)代的科學(xué)價(jià)值和歷史意義。 1905年建立狹義相對(duì)論的歷史條件已經(jīng)成年建立狹義相對(duì)論的歷史條件已經(jīng)成熟，走到狹義相對(duì)論門(mén)前的學(xué)者

18、中，有洛倫茲、熟，走到狹義相對(duì)論門(mén)前的學(xué)者中，有洛倫茲、龐加萊、愛(ài)因斯坦，無(wú)論就學(xué)識(shí)的淵博還是數(shù)龐加萊、愛(ài)因斯坦，無(wú)論就學(xué)識(shí)的淵博還是數(shù)學(xué)水平來(lái)講，洛倫茲、龐加萊都比愛(ài)因斯坦強(qiáng)，學(xué)水平來(lái)講，洛倫茲、龐加萊都比愛(ài)因斯坦強(qiáng)，但為何不是由他們建立狹義相對(duì)論，而是由但為何不是由他們建立狹義相對(duì)論，而是由“初出茅廬初出茅廬”的愛(ài)因斯坦建立狹義相對(duì)論呢的愛(ài)因斯坦建立狹義相對(duì)論呢? 他受了哪些因素的推動(dòng)他受了哪些因素的推動(dòng)? 受了哪些思想的啟發(fā)受了哪些思想的啟發(fā)? 經(jīng)歷了哪些曲折、克服了哪些困難而建立狹義經(jīng)歷了哪些曲折、克服了哪些困難而建立狹義相對(duì)論的呢相對(duì)論的呢? 一、一、“追光追光”問(wèn)題引起的沉思問(wèn)題引

19、起的沉思二、以太漂移實(shí)驗(yàn)零結(jié)果的啟示二、以太漂移實(shí)驗(yàn)零結(jié)果的啟示三、困處于兩大矛盾之中三、困處于兩大矛盾之中:狹義相對(duì)性原理同麥狹義相對(duì)性原理同麥克斯韋方程相矛盾克斯韋方程相矛盾,光速不變?cè)砼c速度合光速不變?cè)砼c速度合成法則的矛盾成法則的矛盾 四、對(duì)電磁場(chǎng)對(duì)稱性的考慮四、對(duì)電磁場(chǎng)對(duì)稱性的考慮五、普朗克著作的啟發(fā)五、普朗克著作的啟發(fā)六、光速不變性概念與速度合成之間的矛盾的六、光速不變性概念與速度合成之間的矛盾的解決解決 狹義相對(duì)論是均以慣性系作為參照背景，狹義相對(duì)論是均以慣性系作為參照背景，亦即亦即；再則，；再則，20世世紀(jì)初葉人們只知道兩種相互作用：引力和電磁紀(jì)初葉人們只知道兩種相互作用：引

20、力和電磁作用，可是狹義相對(duì)論作用，可是狹義相對(duì)論，故，故而愛(ài)因斯坦對(duì)此心猶不滿。而愛(ài)因斯坦對(duì)此心猶不滿。 論及作加速運(yùn)動(dòng)的非慣性參考系，自然與論及作加速運(yùn)動(dòng)的非慣性參考系，自然與引力問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)。這就是愛(ài)氏構(gòu)建相對(duì)論第引力問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)。這就是愛(ài)氏構(gòu)建相對(duì)論第二個(gè)層次，即廣義相對(duì)論的初衷和契機(jī)。其實(shí)，二個(gè)層次，即廣義相對(duì)論的初衷和契機(jī)。其實(shí)，他還是從進(jìn)一步延拓相對(duì)性原理的涵義著手的，他還是從進(jìn)一步延拓相對(duì)性原理的涵義著手的，使思維的觸角超出慣性系的囿限，而把一切參使思維的觸角超出慣性系的囿限，而把一切參考系等量齊觀?？枷档攘魁R觀。 愛(ài)因斯坦從最基本的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)出發(fā)考慮引力問(wèn)題。愛(ài)因斯坦從最基本的經(jīng)

21、驗(yàn)事實(shí)出發(fā)考慮引力問(wèn)題。地面物體受到地球的地面物體受到地球的，正比于，正比于;因地球轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的因地球轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的正比于正比于。 法國(guó)物理學(xué)家厄缶通過(guò)精巧的扭秤實(shí)驗(yàn)，證明法國(guó)物理學(xué)家厄缶通過(guò)精巧的扭秤實(shí)驗(yàn)，證明；正因?yàn)椴煌矬w的；正因?yàn)椴煌矬w的mG與與mI均相等，故不同物體均相等，故不同物體在均勻引力場(chǎng)中下落的加速度相同；或者說(shuō)，所有不在均勻引力場(chǎng)中下落的加速度相同；或者說(shuō)，所有不同的點(diǎn)粒子在引力場(chǎng)中的給定點(diǎn)均以相同的加速度下同的點(diǎn)粒子在引力場(chǎng)中的給定點(diǎn)均以相同的加速度下落。落。 既然既然，愛(ài)因斯坦認(rèn)為，愛(ài)因斯坦認(rèn)為“。因?yàn)?。因?yàn)椤爸挥挟?dāng)這種只有當(dāng)這種數(shù)值上的相等歸結(jié)為兩個(gè)概念的真正本質(zhì)上的

22、等同數(shù)值上的相等歸結(jié)為兩個(gè)概念的真正本質(zhì)上的等同之后，科學(xué)才能有充分的理由來(lái)規(guī)定這種數(shù)值上的之后，科學(xué)才能有充分的理由來(lái)規(guī)定這種數(shù)值上的相等相等”。 仍以地面上隨地球轉(zhuǎn)動(dòng)的物體為例，愛(ài)氏分析仍以地面上隨地球轉(zhuǎn)動(dòng)的物體為例，愛(ài)氏分析了了mG和和mI二者性質(zhì)相同的理由：二者性質(zhì)相同的理由：“如果我把作用在如果我把作用在一切對(duì)地球相對(duì)靜止的物體的離心力設(shè)想為一種一切對(duì)地球相對(duì)靜止的物體的離心力設(shè)想為一種實(shí)在的實(shí)在的引力場(chǎng)，我豈不是可以把地球看作是不引力場(chǎng)，我豈不是可以把地球看作是不在轉(zhuǎn)動(dòng)的嗎？如果這個(gè)觀念能夠行得通，那末我們?cè)谵D(zhuǎn)動(dòng)的嗎？如果這個(gè)觀念能夠行得通，那末我們就能真正地證明引力和慣性的同一性

23、。因?yàn)檫@一性就能真正地證明引力和慣性的同一性。因?yàn)檫@一性質(zhì)質(zhì)；而；而?！?例：例： “愛(ài)因斯坦升降機(jī)愛(ài)因斯坦升降機(jī)”，是指愛(ài)氏設(shè)想的遠(yuǎn)，是指愛(ài)氏設(shè)想的遠(yuǎn)離任何物質(zhì)體系的空間區(qū)域里作勻加速直線離任何物質(zhì)體系的空間區(qū)域里作勻加速直線運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)；亦可置其引力場(chǎng)中自由下落。運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)；亦可置其引力場(chǎng)中自由下落。對(duì)于后者，升降機(jī)中的物體不受到引力場(chǎng)的對(duì)于后者，升降機(jī)中的物體不受到引力場(chǎng)的作用，而處于失重的狀態(tài)。作用，而處于失重的狀態(tài)。 一般的引力場(chǎng)并不均勻，所以消除一般的引力場(chǎng)并不均勻，所以消除引力場(chǎng)只在局部范圍里才是可能的。鑒引力場(chǎng)只在局部范圍里才是可能的。鑒于上述，于上述，也可表述為：也可表述為

24、： 19世紀(jì)，法國(guó)科學(xué)家馬赫對(duì)慣性起因有大世紀(jì)，法國(guó)科學(xué)家馬赫對(duì)慣性起因有大膽的見(jiàn)解：膽的見(jiàn)解：。這樣的見(jiàn)解與等效原理。這樣的見(jiàn)解與等效原理的精神相符合，甚至對(duì)的精神相符合，甚至對(duì)mI=mG有了更深一層的有了更深一層的解釋。愛(ài)因斯坦把這個(gè)見(jiàn)解稱作解釋。愛(ài)因斯坦把這個(gè)見(jiàn)解稱作“”。 ，。馬赫其實(shí)是。馬赫其實(shí)是最早批判絕對(duì)時(shí)空觀念的人，故而愛(ài)因斯坦稱最早批判絕對(duì)時(shí)空觀念的人，故而愛(ài)因斯坦稱他為相對(duì)論的先驅(qū)者。他為相對(duì)論的先驅(qū)者。 等效原理的確立，使非慣性系顯得重要起等效原理的確立，使非慣性系顯得重要起來(lái)；換言之，等效原理否定了慣性系的特殊優(yōu)來(lái)；換言之，等效原理否定了慣性系的特殊優(yōu)越地位，這樣就使相

25、對(duì)性原理的進(jìn)一步推廣成越地位，這樣就使相對(duì)性原理的進(jìn)一步推廣成為一種邏輯的必然。為一種邏輯的必然。（就如在狹義相對(duì)論中，一切慣性系都處（就如在狹義相對(duì)論中，一切慣性系都處在同等的地位上一樣）。在同等的地位上一樣）。 根據(jù)根據(jù)等效原理將等效原理將慣性定律推廣到地球慣性定律推廣到地球的非均勻引力場(chǎng)時(shí)，可以這樣來(lái)表述：的非均勻引力場(chǎng)時(shí)，可以這樣來(lái)表述：。 在引力場(chǎng)中物體運(yùn)動(dòng)軌道的彎曲并不在引力場(chǎng)中物體運(yùn)動(dòng)軌道的彎曲并不是由于力的作用引起的，而是空間特殊性是由于力的作用引起的，而是空間特殊性質(zhì)的結(jié)果，這一點(diǎn)與牛頓理論有區(qū)別。質(zhì)的結(jié)果，這一點(diǎn)與牛頓理論有區(qū)別。 例如，在重物附近，例如，在重物附近，光并不

26、按歐兒里光并不按歐兒里德的德的“直線直線”傳播傳播，包括光束在內(nèi)的一切，包括光束在內(nèi)的一切物體物體( (沒(méi)有外力時(shí)沒(méi)有外力時(shí)) )都是按曲線軌道運(yùn)動(dòng)。都是按曲線軌道運(yùn)動(dòng)。因此，可以因此，可以認(rèn)為空間本身是彎曲的認(rèn)為空間本身是彎曲的。歐兒里德歐兒里德“直線直線”光束光束1 1、要么認(rèn)為物體附近的空間是歐兒里德的，、要么認(rèn)為物體附近的空間是歐兒里德的， 但任何物體都不按直線運(yùn)動(dòng)；但任何物體都不按直線運(yùn)動(dòng)；2 2、要么認(rèn)為空間本身具有一定的曲率。愛(ài)、要么認(rèn)為空間本身具有一定的曲率。愛(ài) 因斯坦選擇了后者。因斯坦選擇了后者。 愛(ài)因斯坦假設(shè)等效原理不僅僅適用于力愛(ài)因斯坦假設(shè)等效原理不僅僅適用于力學(xué)，而且也

27、適用于所有物理學(xué)規(guī)律。學(xué)，而且也適用于所有物理學(xué)規(guī)律。 隨著廣義相對(duì)論的構(gòu)建，以及之后求得隨著廣義相對(duì)論的構(gòu)建，以及之后求得愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程的某些精確解和近似解，彎愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程的某些精確解和近似解，彎曲時(shí)空概念得以在科學(xué)舞臺(tái)上確立，并為越曲時(shí)空概念得以在科學(xué)舞臺(tái)上確立，并為越來(lái)越多的人所接受。來(lái)越多的人所接受。 下圖表示物質(zhì)分布使時(shí)空彎曲。下圖表示物質(zhì)分布使時(shí)空彎曲。非歐氏幾何空間：非歐氏幾何空間：例如：二維的正曲率的球面和負(fù)曲率的錐面。例如：二維的正曲率的球面和負(fù)曲率的錐面。的曲率為零，平面三角形的三內(nèi)角之和為的曲率為零，平面三角形的三內(nèi)角之和為180；上的三角形其三內(nèi)角之和大于上的三角形其

28、三內(nèi)角之和大于180 ；上的三角形其三內(nèi)角之和小于上的三角形其三內(nèi)角之和小于180。 愛(ài)因斯坦采用愛(ài)因斯坦采用四維黎曼型空間作四維黎曼型空間作為引力場(chǎng)彎曲時(shí)空為引力場(chǎng)彎曲時(shí)空的幾何形式。的幾何形式。1 1、光束彎曲、光束彎曲 當(dāng)光束通過(guò)引力場(chǎng)時(shí)，根據(jù)當(dāng)光束通過(guò)引力場(chǎng)時(shí)，根據(jù)等效原理，它的軌道應(yīng)當(dāng)彎曲。等效原理，它的軌道應(yīng)當(dāng)彎曲。例如：例如：星光經(jīng)過(guò)太陽(yáng)星光經(jīng)過(guò)太陽(yáng)邊緣時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)觀邊緣時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)觀察到光束的察到光束的“位移位移”，這種位移只有在日蝕這種位移只有在日蝕時(shí)才可能發(fā)現(xiàn)。時(shí)才可能發(fā)現(xiàn)。星星太陽(yáng)太陽(yáng)月亮月亮地球地球 ，國(guó)際考察團(tuán)對(duì)此進(jìn)，國(guó)際考察團(tuán)對(duì)此進(jìn)行了考察，考察人員在日蝕時(shí)刻拍攝了

29、星空行了考察，考察人員在日蝕時(shí)刻拍攝了星空的照片，然后將這些照片與沒(méi)有太陽(yáng)時(shí)這同的照片，然后將這些照片與沒(méi)有太陽(yáng)時(shí)這同一部分星空的照片相比較，發(fā)現(xiàn)星的位置移一部分星空的照片相比較，發(fā)現(xiàn)星的位置移動(dòng)了。這就證實(shí)了愛(ài)因斯坦關(guān)于光束從太陽(yáng)動(dòng)了。這就證實(shí)了愛(ài)因斯坦關(guān)于光束從太陽(yáng)近旁通過(guò)時(shí)要發(fā)生偏移的預(yù)言近旁通過(guò)時(shí)要發(fā)生偏移的預(yù)言( (角度偏移約角度偏移約1.75)1.75)。 光線在引力場(chǎng)中彎曲的一個(gè)必然推論是光線在引力場(chǎng)中彎曲的一個(gè)必然推論是引力透鏡成象引力透鏡成象問(wèn)題。早在問(wèn)題。早在19201920年愛(ài)丁頓就提年愛(ài)丁頓就提出引力場(chǎng)會(huì)聚成象可作為廣義相對(duì)論的一種出引力場(chǎng)會(huì)聚成象可作為廣義相對(duì)論的一種

30、檢驗(yàn)；檢驗(yàn)； 1936年愛(ài)因斯坦提出引力透鏡是散焦年愛(ài)因斯坦提出引力透鏡是散焦的，一般成雙象；后來(lái)有多人對(duì)此問(wèn)題作的，一般成雙象；后來(lái)有多人對(duì)此問(wèn)題作了進(jìn)一步的討論。但由于一直沒(méi)有觀測(cè)結(jié)了進(jìn)一步的討論。但由于一直沒(méi)有觀測(cè)結(jié)果的支持，引力透鏡的思想長(zhǎng)期受到冷落。果的支持，引力透鏡的思想長(zhǎng)期受到冷落。 1979年瓦爾什等人宣布發(fā)現(xiàn)一對(duì)年瓦爾什等人宣布發(fā)現(xiàn)一對(duì)孿生孿生類星體類星體 QSOS0957 + 561A、B，它們之間的，它們之間的角距離只有角距離只有5.7，發(fā)射光譜和吸收光譜在很，發(fā)射光譜和吸收光譜在很寬的波段內(nèi)都一樣，紅移量也都約為寬的波段內(nèi)都一樣，紅移量也都約為 1.4 Ao 。 后經(jīng)各

31、方認(rèn)證，多數(shù)天體物理學(xué)家認(rèn)后經(jīng)各方認(rèn)證，多數(shù)天體物理學(xué)家認(rèn)為這是引力透鏡成雙象的一個(gè)事例。自此為這是引力透鏡成雙象的一個(gè)事例。自此以后又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)其它一些多重象的例子。以后又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)其它一些多重象的例子。2、引力紅移、引力紅移 時(shí)鐘的走速與它所在位置的引力場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)時(shí)鐘的走速與它所在位置的引力場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小有關(guān)。從廣義相對(duì)論觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)大小有關(guān)。從廣義相對(duì)論觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)可用來(lái)解釋雙胞胎的經(jīng)論?？梢哉J(rèn)為，當(dāng)宇可用來(lái)解釋雙胞胎的經(jīng)論?？梢哉J(rèn)為，當(dāng)宇宙飛船減速和轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，在飛船中的那一宙飛船減速和轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，在飛船中的那一個(gè)雙胞胎將經(jīng)受引力場(chǎng)的作用，而留在地球個(gè)雙胞胎將經(jīng)受引力場(chǎng)的作用，而留在地球上

32、的兄弟卻沒(méi)有這種作用，這就造成了兩兄上的兄弟卻沒(méi)有這種作用，這就造成了兩兄弟間的差別。弟間的差別。 原子或原子或光子光子(將在后面章節(jié)正式引入光將在后面章節(jié)正式引入光子概念子概念)的振動(dòng)可以看作是最簡(jiǎn)單的時(shí)鐘。的振動(dòng)可以看作是最簡(jiǎn)單的時(shí)鐘。光子振動(dòng)頻率的變動(dòng)使光束的顏色向光譜的光子振動(dòng)頻率的變動(dòng)使光束的顏色向光譜的紅色端偏移，因此把它稱為引力紅移。紅色端偏移，因此把它稱為引力紅移。光子的能量與頻率關(guān)系：光子的能量與頻率關(guān)系： E = h ( 其中其中 h = 6.710-34Js ) 能量與質(zhì)量的關(guān)系：能量與質(zhì)量的關(guān)系： E = mc2， 則光子具有動(dòng)質(zhì)量：則光子具有動(dòng)質(zhì)量： m = h/c2

33、。 由于任何質(zhì)量都受引力的作用，則當(dāng)由于任何質(zhì)量都受引力的作用，則當(dāng)頻率為頻率為0光子位于質(zhì)量光子位于質(zhì)量 Ms，半徑為，半徑為 Rs 的的一個(gè)大星球表面附近時(shí)，它的引力勢(shì)能：一個(gè)大星球表面附近時(shí)，它的引力勢(shì)能：Ep= - Gh0 Ms /Rs c2 當(dāng)光子從星球的低勢(shì)能向地球的高勢(shì)當(dāng)光子從星球的低勢(shì)能向地球的高勢(shì)能運(yùn)動(dòng)時(shí)，能量能運(yùn)動(dòng)時(shí)，能量 E 要減小，相應(yīng)的頻率也要減小，相應(yīng)的頻率也降低。降低。 所以光子頻率的相對(duì)移動(dòng)：所以光子頻率的相對(duì)移動(dòng)： /0 = (0 -)/0 = ( Ms/Rs -Me/Re) G/c2例如典型的白矮星半徑例如典型的白矮星半徑 Rs 9106 m，質(zhì)，質(zhì)量量 M

34、s 1.21030kg，則，則/0 10-4。能量守恒定律：能量守恒定律： h- GhMe/c2Re = h0 - Gh0Ms/c2Rs其中其中 Me 和和 Re 分別為地分別為地球的質(zhì)量和半徑，球的質(zhì)量和半徑，為到為到達(dá)地球時(shí)光子的頻率。達(dá)地球時(shí)光子的頻率。地球地球星球星球h光子光子 h0 若觀察波長(zhǎng)為若觀察波長(zhǎng)為 500010-10 m的可見(jiàn)光，的可見(jiàn)光，則引力紅移則引力紅移 | 0.510-10 m。 在對(duì)白矮星天狼在對(duì)白矮星天狼 B ( 天狼天狼 B 星是天狼星是天狼星的伴星星的伴星 )發(fā)出的光進(jìn)行觀察的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)出的光進(jìn)行觀察的實(shí)驗(yàn)中，理論預(yù)言理論預(yù)言為：為：/0 5.910-5觀察

35、結(jié)果觀察結(jié)果為：為：/0 6.610-5 如果考慮到天狼星如果考慮到天狼星 B 的的 M/R 值的觀測(cè)值的觀測(cè)誤差，可以說(shuō)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了理論預(yù)言。誤差，可以說(shuō)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了理論預(yù)言。3 3、水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)、水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng) 行星實(shí)際上并不按橢圓運(yùn)動(dòng)，因?yàn)猷徑行菍?shí)際上并不按橢圓運(yùn)動(dòng)，因?yàn)猷徑祗w的影響對(duì)這行星的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生攝動(dòng)。天體的影響對(duì)這行星的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生攝動(dòng)。舉例：水星特別明顯舉例：水星特別明顯地表現(xiàn)在所謂近日點(diǎn)地表現(xiàn)在所謂近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)上。按照開(kāi)普的進(jìn)動(dòng)上。按照開(kāi)普勒的理論，行星每年勒的理論，行星每年都應(yīng)通過(guò)同一個(gè)近日都應(yīng)通過(guò)同一個(gè)近日點(diǎn)。但由觀察得知，點(diǎn)。但由觀察得知，這個(gè)軌道點(diǎn)的位置相這個(gè)

36、軌道點(diǎn)的位置相對(duì)于不動(dòng)的恒星對(duì)于不動(dòng)的恒星每一每一百年約變百年約變1 1o o3320”3320”。水星水星太陽(yáng)太陽(yáng)近日點(diǎn)近日點(diǎn)水星水星太陽(yáng)太陽(yáng)近日點(diǎn)近日點(diǎn) 如果把所有看得見(jiàn)的已知行星的影響都如果把所有看得見(jiàn)的已知行星的影響都考慮在內(nèi)，則我們得到的水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)的考慮在內(nèi)，則我們得到的水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)的數(shù)值為數(shù)值為每一百年約每一百年約1 132373237。 牛頓萬(wàn)有定律預(yù)言的結(jié)果與天文觀察的牛頓萬(wàn)有定律預(yù)言的結(jié)果與天文觀察的結(jié)果結(jié)果每一百年相差每一百年相差4343，產(chǎn)生原因未能獲得，產(chǎn)生原因未能獲得解釋。解釋。 起初曾把這個(gè)現(xiàn)象歸結(jié)于另一行星的影起初曾把這個(gè)現(xiàn)象歸結(jié)于另一行星的影響，并預(yù)先把它

37、命名為響，并預(yù)先把它命名為火神星火神星，但一直沒(méi)有，但一直沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這個(gè)行星。發(fā)現(xiàn)這個(gè)行星。 廣義相對(duì)論可以導(dǎo)出廣義相對(duì)論可以導(dǎo)出牛頓萬(wàn)有定律所涉牛頓萬(wàn)有定律所涉及的其他行星的一切結(jié)論，而且也能給出水及的其他行星的一切結(jié)論，而且也能給出水星近日點(diǎn)進(jìn)行星近日點(diǎn)進(jìn)行每百年所缺少的每百年所缺少的4343。： 1 1、光束彎曲、光束彎曲 2 2、引力紅移、引力紅移 3 3、水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)、水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng) 它們已在不同精度上得到了證實(shí)，因而它們已在不同精度上得到了證實(shí)，因而可以說(shuō)是可以說(shuō)是“廣義相對(duì)論的三大實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證廣義相對(duì)論的三大實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”。 愛(ài)因斯坦建立廣義相對(duì)論后的五十年愛(ài)因斯坦建立廣義相對(duì)論后的

38、五十年間，基本上只有這間，基本上只有這“三大驗(yàn)證三大驗(yàn)證”。直到六。直到六十年代，美國(guó)物理學(xué)家夏皮羅等人才提出十年代，美國(guó)物理學(xué)家夏皮羅等人才提出了了“第四驗(yàn)證第四驗(yàn)證”雷達(dá)回波的時(shí)間延遲雷達(dá)回波的時(shí)間延遲。 廣義相對(duì)論作為一種引力理論，盡管在廣義相對(duì)論作為一種引力理論，盡管在理論上還存在不少問(wèn)題，但比起其它引力理論理論上還存在不少問(wèn)題，但比起其它引力理論來(lái)，在解釋目前為數(shù)不多的實(shí)驗(yàn)上，仍然占著來(lái)，在解釋目前為數(shù)不多的實(shí)驗(yàn)上，仍然占著領(lǐng)先的地位。它的觀點(diǎn)和方法，在整個(gè)二十世領(lǐng)先的地位。它的觀點(diǎn)和方法，在整個(gè)二十世紀(jì)理論物理中不僅是一項(xiàng)非常重大的收獲，而紀(jì)理論物理中不僅是一項(xiàng)非常重大的收獲，而且

39、對(duì)物理學(xué)和有關(guān)數(shù)學(xué)分支的發(fā)展產(chǎn)生了十分且對(duì)物理學(xué)和有關(guān)數(shù)學(xué)分支的發(fā)展產(chǎn)生了十分深刻的影響。深刻的影響。 愛(ài)因斯坦的科學(xué)思想與科學(xué)方法有以下基本特點(diǎn)。愛(ài)因斯坦的科學(xué)思想與科學(xué)方法有以下基本特點(diǎn)。 第一，他堅(jiān)持了自然科學(xué)的唯物主義傳統(tǒng)。表現(xiàn)在第一，他堅(jiān)持了自然科學(xué)的唯物主義傳統(tǒng)。表現(xiàn)在他的認(rèn)識(shí)論和自然觀上，他相信在我們之外有一個(gè)他的認(rèn)識(shí)論和自然觀上，他相信在我們之外有一個(gè)獨(dú)立于我們的客觀世界。愛(ài)因斯坦在他整個(gè)的科學(xué)獨(dú)立于我們的客觀世界。愛(ài)因斯坦在他整個(gè)的科學(xué)探索過(guò)程中，始終堅(jiān)持著這一信念，這是他的科學(xué)探索過(guò)程中，始終堅(jiān)持著這一信念，這是他的科學(xué)探索方法的一個(gè)前提。他在科學(xué)研究中堅(jiān)持以實(shí)驗(yàn)探索方法的

40、一個(gè)前提。他在科學(xué)研究中堅(jiān)持以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為出發(fā)點(diǎn)，反對(duì)以先驗(yàn)的概念為出發(fā)點(diǎn)。事實(shí)為出發(fā)點(diǎn)，反對(duì)以先驗(yàn)的概念為出發(fā)點(diǎn)。 第二，愛(ài)因斯坦的科學(xué)思想體現(xiàn)了第二，愛(ài)因斯坦的科學(xué)思想體現(xiàn)了。 第三，愛(ài)因斯坦具有第三，愛(ài)因斯坦具有。 第四，愛(ài)因斯坦注意發(fā)展第四，愛(ài)因斯坦注意發(fā)展。 在在30年代初寫(xiě)的年代初寫(xiě)的“”文中指出：文中指出：“?！?1945年年5月在月在“”一文中說(shuō)：一文中說(shuō)：“” 愛(ài)因斯坦對(duì)人與社會(huì)的關(guān)系的觀點(diǎn)：就是個(gè)人愛(ài)因斯坦對(duì)人與社會(huì)的關(guān)系的觀點(diǎn)：就是個(gè)人不能離開(kāi)社會(huì)而存在。個(gè)人的存在依賴于整個(gè)社會(huì)不能離開(kāi)社會(huì)而存在。個(gè)人的存在依賴于整個(gè)社會(huì)從歷史到現(xiàn)實(shí)，從物質(zhì)到精神的創(chuàng)造成果。從歷史到現(xiàn)實(shí)，

41、從物質(zhì)到精神的創(chuàng)造成果。 正是在這樣的社會(huì)歷史觀的基礎(chǔ)上，愛(ài)因斯坦正是在這樣的社會(huì)歷史觀的基礎(chǔ)上，愛(ài)因斯坦在他的在他的“”文中指出：文中指出：“”“”“”又說(shuō)又說(shuō)“一個(gè)人的價(jià)值首先取決于他的感一個(gè)人的價(jià)值首先取決于他的感情、思想和行動(dòng)對(duì)增進(jìn)人類利益有多大作用。情、思想和行動(dòng)對(duì)增進(jìn)人類利益有多大作用?！?愛(ài)因斯坦的這種人的價(jià)值現(xiàn)在我們今天這個(gè)社愛(ài)因斯坦的這種人的價(jià)值現(xiàn)在我們今天這個(gè)社會(huì)里也是具有教育意義的。愛(ài)因斯坦的著名格會(huì)里也是具有教育意義的。愛(ài)因斯坦的著名格言是：言是：“” 到到，亞歷山大城的天文學(xué)，亞歷山大城的天文學(xué)家家在他的巨著在他的巨著中，提出中，提出較完整的宇宙地心說(shuō)。較完整的宇宙地

42、心說(shuō)。 到中世紀(jì)，托勒密的地心說(shuō)被歐洲教會(huì)利到中世紀(jì)，托勒密的地心說(shuō)被歐洲教會(huì)利用來(lái)作為上帝創(chuàng)造世界的理論支柱，由此取得用來(lái)作為上帝創(chuàng)造世界的理論支柱，由此取得了學(xué)術(shù)界了學(xué)術(shù)界的統(tǒng)治地位。的統(tǒng)治地位。 托勒密把每個(gè)行星的運(yùn)動(dòng)描繪為托勒密把每個(gè)行星的運(yùn)動(dòng)描繪為大圓運(yùn)大圓運(yùn)行行+小圓回轉(zhuǎn)，整個(gè)宇宙就有小圓回轉(zhuǎn)，整個(gè)宇宙就有80多個(gè)圓。多個(gè)圓。 波蘭天文學(xué)家波蘭天文學(xué)家提出了日心說(shuō)，但由于提出了日心說(shuō)，但由于擔(dān)心教會(huì)的譴責(zé)，哥白尼遲遲沒(méi)有公開(kāi)發(fā)表自己擔(dān)心教會(huì)的譴責(zé)，哥白尼遲遲沒(méi)有公開(kāi)發(fā)表自己日心地動(dòng)的見(jiàn)解，大約到日心地動(dòng)的見(jiàn)解，大約到，哥白尼寫(xiě)了一，哥白尼寫(xiě)了一個(gè)關(guān)于體系的個(gè)關(guān)于體系的，并抄贈(zèng)朋友們

43、傳閱。，并抄贈(zèng)朋友們傳閱。 他寫(xiě)出了天文學(xué)史上的偉大著作他寫(xiě)出了天文學(xué)史上的偉大著作（后人記作（后人記作天體運(yùn)行論天體運(yùn)行論），系），系統(tǒng)地論述了日心地動(dòng)論，哥白尼深知這一理論太統(tǒng)地論述了日心地動(dòng)論，哥白尼深知這一理論太富于革命性，所以遲遲不敢公之于世。直至富于革命性，所以遲遲不敢公之于世。直至才正式出版。才正式出版。 新教領(lǐng)袖新教領(lǐng)袖堅(jiān)決反對(duì)哥白尼日心說(shuō)堅(jiān)決反對(duì)哥白尼日心說(shuō) 變成了以太陽(yáng)變成了以太陽(yáng)為中心的為中心的34個(gè)個(gè)大小不同的同大小不同的同心圓。宇宙竟心圓。宇宙竟然是如此的簡(jiǎn)然是如此的簡(jiǎn)單和清晰。單和清晰。 哥白尼體系具有一種內(nèi)在的和諧性，使宇哥白尼體系具有一種內(nèi)在的和諧性，使宇宙顯示

44、出一種令人贊嘆的對(duì)稱性。宙顯示出一種令人贊嘆的對(duì)稱性。 的出版是科學(xué)史上的一次革命，的出版是科學(xué)史上的一次革命，它它，從根本上動(dòng)搖了宗教賴以統(tǒng)治的思想，從根本上動(dòng)搖了宗教賴以統(tǒng)治的思想基礎(chǔ)?；A(chǔ)。 哥白尼的日心說(shuō)是自然科學(xué)從神學(xué)中解放哥白尼的日心說(shuō)是自然科學(xué)從神學(xué)中解放出來(lái)的標(biāo)志，它出來(lái)的標(biāo)志，它人類人類在自然界中的地位這樣深刻的命題。地球上的在自然界中的地位這樣深刻的命題。地球上的人類，不再處于宇宙的中心，不再具有主宰的人類，不再處于宇宙的中心，不再具有主宰的地位。地位。 說(shuō)：說(shuō)：“哥白尼的偉大成就，不哥白尼的偉大成就，不僅鋪平了通向近代天文學(xué)的道路，而且也幫僅鋪平了通向近代天文學(xué)的道路，而

45、且也幫助人們?cè)谟钪嬗^上引起了決定性的變革，一助人們?cè)谟钪嬗^上引起了決定性的變革，一旦認(rèn)識(shí)到地球不是宇宙中心，而只是較小的旦認(rèn)識(shí)到地球不是宇宙中心，而只是較小的行星之一，以人類為中心的妄想也就站不住行星之一，以人類為中心的妄想也就站不住腳了。腳了?！?美國(guó)科學(xué)史家、哲學(xué)家美國(guó)科學(xué)史家、哲學(xué)家說(shuō)，哥白尼說(shuō)，哥白尼革命的意義主要在社會(huì)學(xué)方面，日心說(shuō)觸動(dòng)革命的意義主要在社會(huì)學(xué)方面，日心說(shuō)觸動(dòng)了長(zhǎng)期在歐洲占統(tǒng)治地位的宗教觀念（把人了長(zhǎng)期在歐洲占統(tǒng)治地位的宗教觀念（把人類自己放在宇宙的中心上），在教會(huì)看來(lái)，類自己放在宇宙的中心上），在教會(huì)看來(lái)，地球運(yùn)動(dòng)說(shuō)法與地球運(yùn)動(dòng)說(shuō)法與圣經(jīng)圣經(jīng)明顯抵觸。明顯抵觸。 15

46、84年在倫敦出版了他的年在倫敦出版了他的哲學(xué)著作哲學(xué)著作、，他通過(guò)哲學(xué)思辨提出了，他通過(guò)哲學(xué)思辨提出了無(wú)限宇宙的思想，認(rèn)為宇宙是無(wú)限宇宙的思想，認(rèn)為宇宙是統(tǒng)一的，物質(zhì)是無(wú)限的，太陽(yáng)統(tǒng)一的，物質(zhì)是無(wú)限的，太陽(yáng)之外還有無(wú)限多個(gè)世界，太陽(yáng)之外還有無(wú)限多個(gè)世界，太陽(yáng)并不是靜止，也處于運(yùn)動(dòng)之中，并不是靜止，也處于運(yùn)動(dòng)之中，太陽(yáng)不是宇宙中心，無(wú)限的宇太陽(yáng)不是宇宙中心，無(wú)限的宇宙根本沒(méi)有中心。宙根本沒(méi)有中心。 。宣揚(yáng)無(wú)神說(shuō)，發(fā)展日心說(shuō)。宣揚(yáng)無(wú)神說(shuō)，發(fā)展日心說(shuō)。 人們普遍不相信地球可能運(yùn)動(dòng)，因?yàn)闊o(wú)人們普遍不相信地球可能運(yùn)動(dòng)，因?yàn)闊o(wú)法解釋為什么地球上形不成一股持久不斷的法解釋為什么地球上形不成一股持久不斷的東風(fēng)

47、，為什么落體不向西移東風(fēng)，為什么落體不向西移，圣經(jīng)圣經(jīng)如是說(shuō)，日常經(jīng)驗(yàn)亦如此。如是說(shuō)，日常經(jīng)驗(yàn)亦如此。 幾十年后，幾十年后，證明了一個(gè)像地球這證明了一個(gè)像地球這樣的系統(tǒng)處于勻速運(yùn)動(dòng)中符合慣性原理才解樣的系統(tǒng)處于勻速運(yùn)動(dòng)中符合慣性原理才解決了那個(gè)長(zhǎng)期困擾人們的難題，這時(shí)哥白尼決了那個(gè)長(zhǎng)期困擾人們的難題，這時(shí)哥白尼革命的效應(yīng)才真正釋放出來(lái)。革命的效應(yīng)才真正釋放出來(lái)。相對(duì)論天體物理大體上包括后牛頓天體力相對(duì)論天體物理大體上包括后牛頓天體力學(xué)、引力波物理、致密天體物理、黑洞物理以學(xué)、引力波物理、致密天體物理、黑洞物理以及相對(duì)論宇宙學(xué)等內(nèi)容。及相對(duì)論宇宙學(xué)等內(nèi)容。 后牛頓近似效應(yīng)的天體力學(xué)，主要適用于后

48、牛頓近似效應(yīng)的天體力學(xué)，主要適用于緩慢運(yùn)動(dòng)的天體系統(tǒng)。行星軌道的進(jìn)動(dòng)、自轉(zhuǎn)緩慢運(yùn)動(dòng)的天體系統(tǒng)。行星軌道的進(jìn)動(dòng)、自轉(zhuǎn)同軌道運(yùn)動(dòng)的耦合等重要的廣義相對(duì)論效應(yīng)，同軌道運(yùn)動(dòng)的耦合等重要的廣義相對(duì)論效應(yīng)，都屬于后牛頓天體力學(xué)的范疇。都屬于后牛頓天體力學(xué)的范疇。早在早在1916年愛(ài)因斯坦就根據(jù)引力場(chǎng)方程弱場(chǎng)近似年愛(ài)因斯坦就根據(jù)引力場(chǎng)方程弱場(chǎng)近似，直到，直到50年代末，才求出了愛(ài)年代末，才求出了愛(ài)因斯坦真空?qǐng)龇匠痰囊环N以光速傳播的平面波前、平因斯坦真空?qǐng)龇匠痰囊环N以光速傳播的平面波前、平行射線的嚴(yán)格的波動(dòng)解，并證明了檢驗(yàn)粒子在引力波行射線的嚴(yán)格的波動(dòng)解，并證明了檢驗(yàn)粒子在引力波作用下會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，從而表明了引

49、力波攜帶著能量。作用下會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，從而表明了引力波攜帶著能量。顯然，由于引力波與物質(zhì)作用極為微弱，對(duì)它的顯然，由于引力波與物質(zhì)作用極為微弱，對(duì)它的探測(cè)就極為困難。探測(cè)就極為困難。70年代初，有人宣稱探測(cè)到了不能年代初，有人宣稱探測(cè)到了不能排除是來(lái)自太空的引力波信號(hào)。但是，以后沒(méi)有人能排除是來(lái)自太空的引力波信號(hào)。但是，以后沒(méi)有人能夠重復(fù)得到這一結(jié)果。夠重復(fù)得到這一結(jié)果。泰勒等人。泰勒等人。他們的結(jié)果在。他們的結(jié)果在20的誤差范圍內(nèi)的誤差范圍內(nèi)同引力輻射的理論計(jì)算一致。同引力輻射的理論計(jì)算一致。 中子被發(fā)現(xiàn)后不久，中子被發(fā)現(xiàn)后不久，；30年代末，利用廣義相對(duì)論，年代末，利用廣義相對(duì)論，等等人人形成

50、球?qū)ΨQ形成球?qū)ΨQ，現(xiàn)在稱，現(xiàn)在稱為奧本海默極限，約為為奧本海默極限，約為。奧本海默當(dāng)時(shí)就。奧本海默當(dāng)時(shí)就指出，指出，。這一結(jié)論一直受到包括愛(ài)因斯坦在內(nèi)的許多物。這一結(jié)論一直受到包括愛(ài)因斯坦在內(nèi)的許多物理學(xué)家的懷疑。直到理學(xué)家的懷疑。直到，脈沖星又被確認(rèn)為是快速，脈沖星又被確認(rèn)為是快速旋轉(zhuǎn)，磁場(chǎng)極強(qiáng)的中子星之后，奧本海默的工作才受旋轉(zhuǎn)，磁場(chǎng)極強(qiáng)的中子星之后，奧本海默的工作才受到重視，并推動(dòng)了對(duì)強(qiáng)引力場(chǎng)和引力坍縮的深入研究。到重視，并推動(dòng)了對(duì)強(qiáng)引力場(chǎng)和引力坍縮的深入研究。70年代以來(lái)，有人根據(jù)粒子物理的一些理論，又提出年代以來(lái)，有人根據(jù)粒子物理的一些理論，又提出可能存在反常中子星、夸克（層子）星等

51、等，以及相可能存在反常中子星、夸克（層子）星等等，以及相應(yīng)的新的平衡極限。應(yīng)的新的平衡極限。 1795年，著名的數(shù)學(xué)家年，著名的數(shù)學(xué)家曾指出：曾指出：有一個(gè)發(fā)有一個(gè)發(fā)光體，它的密度與地球密度光體，它的密度與地球密度一樣，其直徑比太陽(yáng)的直徑一樣，其直徑比太陽(yáng)的直徑大大250倍，可是由于被吸引倍，可是由于被吸引的緣故，無(wú)法使其光線達(dá)到的緣故，無(wú)法使其光線達(dá)到地球。地球。 黑洞是一種看不見(jiàn)的異常天體；黑洞是一種看不見(jiàn)的異常天體；60年代以后，成年代以后，成為天文上最具誘惑力的搜索對(duì)象。與一切可見(jiàn)天體相為天文上最具誘惑力的搜索對(duì)象。與一切可見(jiàn)天體相比，黑洞正是最強(qiáng)的引力場(chǎng)源，能使鄰近處時(shí)空彎曲比，黑洞

52、正是最強(qiáng)的引力場(chǎng)源，能使鄰近處時(shí)空彎曲得相當(dāng)厲害，以致把任何東西都裹卷其內(nèi)，甚至光線得相當(dāng)厲害，以致把任何東西都裹卷其內(nèi)，甚至光線也不能幸免。也不能幸免。 右圖形象地表右圖形象地表示了這一點(diǎn)：示了這一點(diǎn)：以以為例：為例： 克爾黑洞有一個(gè)靜界和一個(gè)外視界，靜界克爾黑洞有一個(gè)靜界和一個(gè)外視界，靜界是一個(gè)旋轉(zhuǎn)橢圓面，外視界是一個(gè)球面，包含是一個(gè)旋轉(zhuǎn)橢圓面，外視界是一個(gè)球面，包含在靜界和外視界之間的在靜界和外視界之間的空間稱為能層。物體進(jìn)空間稱為能層。物體進(jìn)入能層尚還可以從中再入能層尚還可以從中再返回到黑洞外部的空間返回到黑洞外部的空間，一旦物體進(jìn)入了外視，一旦物體進(jìn)入了外視界，便永遠(yuǎn)不能再逃出界，便

53、永遠(yuǎn)不能再逃出來(lái)了。來(lái)了。外視界H靜界S外視界H靜界S 從黑洞那里得不到任何信息，包括光訊號(hào)。從黑洞那里得不到任何信息，包括光訊號(hào)。 黑洞有質(zhì)量黑洞有質(zhì)量M、 自轉(zhuǎn)角動(dòng)量自轉(zhuǎn)角動(dòng)量J、 帶有電荷帶有電荷Q。J M QJ M Q 英國(guó)學(xué)者英國(guó)學(xué)者設(shè)想了一個(gè)大膽的試驗(yàn)，設(shè)想了一個(gè)大膽的試驗(yàn)，即讓一個(gè)裝置先進(jìn)入黑洞的能層，再?gòu)哪軐又屑醋屢粋€(gè)裝置先進(jìn)入黑洞的能層，再?gòu)哪軐又谐鰜?lái)，于是這個(gè)裝置就可以從能層中攜帶出能出來(lái)，于是這個(gè)裝置就可以從能層中攜帶出能量。好象用一個(gè)瓢伸進(jìn)量。好象用一個(gè)瓢伸進(jìn)能層中把能量舀出來(lái)一能層中把能量舀出來(lái)一樣。如果潘氏的的設(shè)想樣。如果潘氏的的設(shè)想得以實(shí)現(xiàn)，這也許是世得以實(shí)現(xiàn)，這

54、也許是世界上解決能源危機(jī)的絕界上解決能源危機(jī)的絕妙方法之一。妙方法之一。EE+EEE+E 如果高溫物體如果高溫物體A、物體低溫、物體低溫B的熱容量皆為正，則的熱容量皆為正，則A由于放熱，溫度下降；由于放熱，溫度下降；B由于吸熱而溫度上升。最由于吸熱而溫度上升。最后后A、B之間建立起熱平衡。之間建立起熱平衡。 如果設(shè)如果設(shè)A、B的熱容量皆為負(fù)，當(dāng)熱量從的熱容量皆為負(fù)，當(dāng)熱量從A 傳到傳到B 時(shí)，時(shí)，A 的溫度反而更加高，的溫度反而更加高，B 吸熱后溫度會(huì)更低，二者吸熱后溫度會(huì)更低，二者溫差愈來(lái)愈懸殊，永遠(yuǎn)不可能建立熱平衡。溫差愈來(lái)愈懸殊，永遠(yuǎn)不可能建立熱平衡。 黑洞正是這種具有負(fù)熱容量的怪物。如

55、果一個(gè)黑洞黑洞正是這種具有負(fù)熱容量的怪物。如果一個(gè)黑洞和一個(gè)正熱容量的環(huán)境進(jìn)行熱交換，則和一個(gè)正熱容量的環(huán)境進(jìn)行熱交換，則如如果真有這樣一種負(fù)熱容量的材料，若用它來(lái)做一個(gè)果真有這樣一種負(fù)熱容量的材料，若用它來(lái)做一個(gè)“熱水袋熱水袋”溫手，那么用不著盛熱水，這個(gè)袋子倒溫手，那么用不著盛熱水，這個(gè)袋子倒會(huì)越用越暖和哩。會(huì)越用越暖和哩。：在黑洞里面，時(shí)間和空間變得面目全：在黑洞里面，時(shí)間和空間變得面目全非，它們相互交換，時(shí)間搖身一變成了空間，空間非，它們相互交換，時(shí)間搖身一變成了空間，空間也喬裝改扮成了時(shí)間也喬裝改扮成了時(shí)間 。運(yùn)用量子理論，英國(guó)物理學(xué)家史蒂運(yùn)用量子理論，英國(guó)物理學(xué)家史蒂芬芬霍金提出了

56、黑洞的量子論，指出黑洞里的粒子不霍金提出了黑洞的量子論，指出黑洞里的粒子不是絕對(duì)不能逃出來(lái)的，它可以通過(guò)一種量子隧道過(guò)是絕對(duì)不能逃出來(lái)的，它可以通過(guò)一種量子隧道過(guò)程蒸發(fā)出來(lái)，這稱為程蒸發(fā)出來(lái)，這稱為。：當(dāng)黑洞在宇宙中行走時(shí)，會(huì)產(chǎn)生：當(dāng)黑洞在宇宙中行走時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的引力效應(yīng)。當(dāng)星星、黑洞與觀察者處在很強(qiáng)的引力效應(yīng)。當(dāng)星星、黑洞與觀察者處在一條直線上時(shí)，由于星一條直線上時(shí)，由于星S發(fā)出的光在黑洞發(fā)出的光在黑洞B附近附近彎曲，因此我們可以觀察到兩顆相同的星彎曲，因此我們可以觀察到兩顆相同的星S的的虛像，于是可以虛像，于是可以推測(cè)有一個(gè)黑洞推測(cè)有一個(gè)黑洞B從中經(jīng)過(guò)，盡管我從中經(jīng)過(guò)，盡管我們并沒(méi)有看見(jiàn)

57、們并沒(méi)有看見(jiàn)B。S2觀察者黑洞星sS1S2觀察者黑洞星sS1 黑洞經(jīng)常是以黑洞經(jīng)常是以形式存在的。如果形式存在的。如果有一個(gè)雙星，其中有一個(gè)雙星，其中，則則。由于雙星總。由于雙星總是繞其質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)的，只要測(cè)出可見(jiàn)的那顆星的是繞其質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)的，只要測(cè)出可見(jiàn)的那顆星的CBSCBS旋轉(zhuǎn)周期，就可知道雙星旋轉(zhuǎn)周期，就可知道雙星的周期。雙星旋轉(zhuǎn)時(shí)，要的周期。雙星旋轉(zhuǎn)時(shí)，要輻射引力波，因而其轉(zhuǎn)動(dòng)輻射引力波，因而其轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能將損失，隨之周期亦動(dòng)能將損失，隨之周期亦會(huì)變短，我們會(huì)變短，我們 ：黑洞具有極強(qiáng)的引力場(chǎng)，能將：黑洞具有極強(qiáng)的引力場(chǎng)，能將周圍的物質(zhì)，不斷吸積到它的視界內(nèi)部。這周圍的物質(zhì)，不斷吸積到它的視界內(nèi)

58、部。這些物質(zhì)在向黑洞加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中相互碰撞，些物質(zhì)在向黑洞加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中相互碰撞，產(chǎn)生高溫高壓。因此，它們實(shí)際上都已電離產(chǎn)生高溫高壓。因此，它們實(shí)際上都已電離成等離子態(tài)。這種等離子態(tài)的帶電粒子在高成等離子態(tài)。這種等離子態(tài)的帶電粒子在高速飛向黑洞時(shí)，不斷地輻射各類電磁波或射速飛向黑洞時(shí)，不斷地輻射各類電磁波或射線，通常是線，通常是X射線。所以，我們雖不能直接射線。所以，我們雖不能直接觀察到黑洞，但可以觀察到黑洞，但可以，通過(guò)這些，通過(guò)這些X射線，可射線，可間接證實(shí)黑洞的存在。間接證實(shí)黑洞的存在。：由于黑洞中存在著強(qiáng)引力：由于黑洞中存在著強(qiáng)引力場(chǎng)作用，故在場(chǎng)作用，故在。于是天文觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)此處亮

59、度較。于是天文觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)此處亮度較集中，這就是所謂黑洞的密度效應(yīng)。集中，這就是所謂黑洞的密度效應(yīng)。 綜上所述，黑洞的三根毛，特別是質(zhì)量綜上所述，黑洞的三根毛，特別是質(zhì)量M這個(gè)重要信息，由于它可以借助引力形式這個(gè)重要信息，由于它可以借助引力形式表現(xiàn)出來(lái)，從而引起了一系列效應(yīng)，我們由表現(xiàn)出來(lái)，從而引起了一系列效應(yīng)，我們由這些效應(yīng)便能觀察、分析和尋找宇宙中的黑這些效應(yīng)便能觀察、分析和尋找宇宙中的黑洞。洞。：引力坍縮：引力坍縮引力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，產(chǎn)生高引力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，產(chǎn)生高溫高壓溫高壓核反應(yīng)核反應(yīng)產(chǎn)生持續(xù)的高溫、高壓，與引力抗產(chǎn)生持續(xù)的高溫、高壓，與引力抗衡，形成穩(wěn)定的星球體衡，形成穩(wěn)定的星球體核

60、燃料燒盡核燃料燒盡引力坍縮。引力坍縮。 在交替過(guò)程中，恒星內(nèi)部的元素逐漸由輕元素轉(zhuǎn)在交替過(guò)程中，恒星內(nèi)部的元素逐漸由輕元素轉(zhuǎn)變?yōu)橹卦刈優(yōu)橹卦?。同時(shí)，。同時(shí)，。 重元素重元素Fe外層有許多電子，在高溫高壓下，這些外層有許多電子，在高溫高壓下，這些電子將全部電離為自由電子。因此，當(dāng)核燃料燒盡，電子將全部電離為自由電子。因此，當(dāng)核燃料燒盡，都成為鐵元素時(shí)，恒星實(shí)際上可以看成是由自由電子都成為鐵元素時(shí)，恒星實(shí)際上可以看成是由自由電子致密氣體組成的。這些致密氣體組成的。這些，這種排斥力是一種特有的量子現(xiàn)象，這種排斥力是一種特有的量子現(xiàn)象，我們稱這種排斥力為電子的我們稱這種排斥力為電子的。 經(jīng)過(guò)計(jì)算