第七章 神奇的时钟结构
扩散不可能比光和其他放射物更快了。光、电波和X射线是新闻和信息的最佳载体,并且构成了一种联结物质宇宙的基本的信息网络。即使我们想要传送的信息只是时间,我们也不能比光或无线电波更快地将时间从一个地方传到另一个地方。对这个世界来说,没有普遍时间,也没有离开了与之密切相关的光速仍可以校准我们的钟表的什么格林威治信号。
按照这种二分法(dicomy),我们必须再举出一些例证。一道光线的轨迹(如同一颗子弹的弹道),在一个漫不经心的旁观者看来,与那个在运动中点亮这盏灯的人看来,是不一样的。在这位旁观者眼中,这条轨迹要长一些;因此,这束光线在途中所花费的时间在他看来就要长久一些,如果他将获得相同的光速值的话。
事实果真如此吗?是的。今天我们对宇宙和原子过程知道得够多的了,已经懂得,在高速运动中,情况的确这样。假如我真的以光速的一半速度旅行,那么,在爱因斯坦的电车旅行中,按照我的手表的时间所花费的3分钟或者多一点,对人行道上的那个人来说,就要多出半分钟。
我们将使这辆电车达到光速,看看是怎样一种情况。相对性的作用使事物改变了形状。
(颜色也有所改变,但不是因为相对性。)这些楼房的顶部似乎向里或向外弯曲。所有楼房挤压成一堆。我是在水平地行进。因此水平足巨离也似乎变短了,但高度却保持不变。汽车和行人却被扭曲了:变得又瘦又高。而且,我从里向外看去的真实情景,对那个从外向里看的人来说,也是真实的。好似(Alice in onderland)中描写的情景,相对论的世界是对称均衡的。那位观察者也看到,这辆电车缩成一团:显得又窄又高。
显然,这是一幅与牛顿所描绘的完全不同的世界画图。对牛顿来说,时间和空间构成了一种绝对的框架结构,其中世界的物质活动均按部就班地照常规进行。他以一种上帝的眼光看待这个世界:这种活动在每一个观察者看来都是一样的,无论他处在什么地方,也无论他以什么方式旅行。相反,爱因斯坦的眼光则是一种人的眼光,按照这种眼光,你看到的和我看到的,对我们各人来说,是相对的,即相对于我们的位置和速度。而且,这种相对性不可移易。我们无法知道这个世界本来是什么样子,我们只能按照各人所见来进行比较,通过交换信息的实际步骤。在电车上的我和坐在椅子上的你对各种事物不可能持有那种属于神灵的直接的看法——我们只能相互交流我们各自的看法。而这种交流也不是一蹴而就的,我们无法消除由光速造成的基本的所有信号的时滞。
这辆电车并没有达到光速。它恰恰停在专利局附近。干完这一天的工作后,爱因斯坦下车来,在傍晚来到波尔维克咖啡馆(the Cofe Bollwerk)。专利局的工作并不十分繁重。
说实话,当时的大部分专利申请在今天看来都愚不可及,例如关于一种改进了的玩具汽枪的申请;关于交流电控制器的申请,爱因斯坦就这件东西简洁地写道:“不正确,不精确,不清晰。”
在波尔维克咖啡馆度过的那些傍晚,爱因斯坦总是与他的同事谈论一些物理学问题。他抽着雪茄,喝着咖啡。但他更是一个善于独立思考的人。他接触到了问题的核心,这就是“人类,而不是物理学家,事实上究竟怎样相互交流?我们相互传递的是什么信号?我们怎样获取知识?”这是他的所有著述的关键所在,这些问题就像剥开片片花瓣一样,渐次揭示出知识的核心。
因此,他在1905年发表的那部伟大论著,并不仅仅是关于光线,或者如其标题所示,是关于“动体的电动力学”(trodynamics of Moving Bodies)。在同一年,爱因斯但又进而提出一