我们能够理解宇宙

爱因斯坦说:

Das Unverstaendlichste am Universum ist im Grunde, dass wir es verstehen koennen.

我看到的中文译文都把这句话后面的副句译成被动态,如:

宇宙最不可理解之处就在于它是可以(被)理解的。

这样译不好。这句话如此简单,应当直译。“ist im Grunde”意思是“根本上是”或“正是”,整句应译为:

宇宙中最不可理解之处正是我们能够理解宇宙。

因为“理解宇宙”必须有一个主体——我们(wir),这一点不可遗漏。“理解宇宙”是“我们”主动的行动,如果“我们”没有积极性去“理解宇宙”,那“宇宙”是不会自动地被我们理解的。

爱因斯坦说的“我们”,自然也包括你、我在内,你和我真的能理解宇宙吗?

要理解宇宙,就得懂一些广义相对论。正是爱因斯坦1916年发表的广义相对论为人类打开了通往宇宙的大门。可是,在人们的印象中广义相对论似乎很难理解,那叫我们如何去理解宇宙呢?不用着急,原来爱因斯坦有一部“理想电梯”,可以载入我们去看广义相对论的故事。

现在,就让我们张开想象的翅膀,设想我们已经在爱因斯坦的“理想电梯”中升空。

假定电梯恰巧以每秒每秒九点八米的加速度向上升去,这时,我们站在电梯里的感觉就如同站在地球上一样。这表明地球引起的重力,与电梯加速引起的惯性力,有相同的物理学效果。

我们从右壁沿水平方向向左壁开一枪。如果没有加速度,子弹自然沿直线击中左壁,弹孔与枪两者距电梯地面的高度相等。现在因为电梯有向上加速度,子弹就沿着一条下降的抛物线击中左壁,弹孔比枪距离地面要短些,这也正是我们在地球上看到的情况。现在我们在电梯中不用枪而用手电筒水平向左壁射出一束光线,同样因为加速度的关系,光象子弹一样也不再沿直线运行,落在左壁上的光点比手电筒距地面要近,加速度越大,距地面越近。

既然电梯加速与地球引力有相同的物理学效果,那么,我们就得到推论:如在加速上升电梯中的情况一样,地球引力也同样会使光线向下弯曲!星球质量越大,相当于电梯加速度越大,这一弯曲也就越厉害。因此,星球的存在使宇宙空间发生弯曲,使得永远沿空间最短路径运行的光线也无法做直线运动了。只有在没有物质存在的情况下,空间才可能平直。只有在平直空间中最短路径才是直线,在弯曲空间中如球面上最短路径是沿着大圆的弧段。

如果不断增加电梯加速度,到了某个值后就使得光在到达左壁之前就落到电梯地面上了!对应到星球,这将发生意想不到的情况:如果星球质量密度大到一定程度,它就会把周围的光全部吸进!这时就形成了“黑洞”!

可见爱因斯坦说得对,我们确实能够理解宇宙,就是宇宙中神秘的“黑洞”也能被我们理解!

如果你有兴趣继续下去,温习一下微积分,看一点黎曼几何初步,找一本简明的广义相对论教程,你就会知道爱因斯坦是如何推导出他的引力场方程了。

现在,如果我们再读一遍“宇宙中最不可理解之处正是我们能够理解宇宙”,我们是否比爱因斯坦有多那么一点的“理解”呢?牛顿1676年在写给胡克的信中说:

If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.

我们是不是也可以说:我们之所以能看到宇宙的奥秘是因为我们站在爱因斯坦的肩膀上!爱因斯坦的智慧使我们理解宇宙,爱因斯坦的想象力就象领飞的大雁,带领人类飞向宇宙!

那么,爱因斯坦的“不可理解”又可能包含何意呢?谦虚的,刚刚发现了广义相对论的爱因斯坦,也许在对着宇宙惊叹:

我怎么竟把你的秘密找到,我怎么竟把你的秘密找到……

你看到过那张幽默的照片吗,在照片中爱因斯坦惊讶地吐出了长长的舌头!
(2009年3月13日改)

“我们能够理解宇宙”有3篇评论

  1. 评论道:

    爱因斯坦是我最喜欢的老头

  2. abada 评论道:

    “如在加速上升电梯中的情况一样,地球引力也同样会使光线向下弯曲!星球质量越大,相当于电梯加速度越大,这一弯曲也就越厉害。”

    ————————

    爱因斯坦本人在用黎曼几何技巧搞出广义相对论之前, 也仅用等效原理预言了光线在引力场中的弯曲, 但后来发现, 这种计算的弯曲角度只是真正弯曲度的一部分. 甚至之前的牛顿力学学者也预言了光线弯曲.(光子有质量也受牛顿引力作用) . 只是这些弯曲角度计算都不足而已.

  3. 黎日工 评论道:

    回abada,你好!你讲的是严格的东西,受教。另,我涂过一文谈庞加莱猜想,实际是自己如何去理解这个问题。等我眼适,改一下贴上,你看有哪些想的不对的地方。谢给予评论!

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