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第161夜 相对论(第3/4页)

    。

    在仙女座,这个延展的现在的持续时间(相对于我们)是两百万年。这两百万年间发生的任何事情于我们来说既不在过去也不在未来。如果某个先进而且友善的仙女座文明决定派一个宇宙飞船舰队来拜访我们,去问舰队“现在”出发了与否并没有意义。唯一有意义的是当我们接收到来自舰队的第一个信号时,从那一刻起——而非提前——因为舰队出发于我们的过去。

    年轻的爱因斯坦在1905年发现的时空结构带来了实际的成果。意味着对牛顿力学的巧妙重建由爱因斯坦在1905年和1906年迅速完成。这个重建的第一个成果就是,正如空间与时间融合成了统一的时空概念,电场与磁场也以同样的方式融合,合并为一种单一的实体,我们今天称之为电磁场。

    用这种新的语言来表述的话,麦克斯韦描述这两种场的复杂方程组就变得十分简单了。这个理论还有另一个含义,会产生重大的影响。在新的力学中,“能量”与“质量”合二为一,如同时间与空间合二为一,电场与磁场合二为一。

    在1905年以前,有两个看似确定无疑的普遍定律:质量守恒定律与能量守恒定律。第一个定律已经被化学家广泛证实了:质量在化学反应中不发生改变。第二个——能量守恒定律——直接由牛顿方程推导出来,被认为是最没有争议的定律之一。

    但爱因斯坦意识到能量与质量是同一实体的两面,就如电场和磁场是同一种场的两个面向,空间和时间是同一事物即时空的两个面向。这表明,质量本身并不守恒;能量——按照当时理解的那样——也不守恒。一种可以转化为另一种,只存在一个守恒定律,而非两个。

    守恒的是质量与能量的总和,而非其中任意一个。一定存在某个过程,可以把能量转化为质量,或把质量转化为能量。

    爱因斯坦快速计算出了通过转化一克物质可以得到多少能量,结果就是著名的公式E=mc2。由于光速c是个非常大的数,c2是个更大的数,因此转化一克物质得到的能量十分巨大,有数百万颗同时爆炸那么大的能量——足以照亮一座城市或给一个国家的工厂供电数月,或是反过来,可以用一秒钟摧毁像广岛这样的城市中的几十万人。

    年轻的爱因斯坦的理论推导把人类带入了新纪元:核纪元,一个充满新的可能与新的危险的纪元。今天,多亏了这个不墨守成规的叛逆年轻人的智慧,我们才有了给未来一百亿地球家庭带来光明的工具,能够太空旅行到其他星球,抑或是相互伤害,破坏地球。这取决于我们的选择,取决于我们相信什么样的领袖。

    如今,爱因斯坦提出的时空结构已经被充分理解,在实验室中经过了反复检验,确认成立。对时间和空间的理解与自牛顿时代以来的方式不再相同。空间并不独立于时间存在。

    我们对现在的直观理解——所有事件“现在”都在宇宙中发生——是我们由于无知而做出的判断,因为我们无法感知到短暂的时间间隔。从我们狭隘的经验来看,这是个不合逻辑的推断。就如同地球是平的是个幻觉一样,我们把地球想象为平的,是由于感官的局限,因为我们目光短浅。如果我们像小王子那样生活在一个直径几千米的小行星上,就会很容易发现我们是住在一个球面上。

    如果我们的大
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