35、对话爱因斯坦2015/10/17
兹坦内心非常敬重学术大师，尤其是爱因斯坦，一想到即将对话爱因斯坦，兹坦平静的心再也无法平静了，激动的心情无以言表。仿佛，千百鼓手同奏，万千号角齐鸣，骏马奔腾，雄鹰展翅高飞；仿佛，惊涛骇浪，巨轮翻滚，沧海膨胀，势与天比高；仿佛，众山鼎沸，火山喷发，山崩地裂……深空里，群星闪耀，光芒万丈，皆遥喊助威：硕大的弯弓，随着地球的一剂反冲，强劲的箭矢，带着耀眼的光芒，划破长空，正中太阳中心，太阳爆发了，整个银河系随之迎来一片沸腾。
“当我还是一个相当早熟的少年的时候，我就已经深切地意识到，大多数人终生无休止的追逐的那些希望和努力是毫无价值的。而且，我不久就发现了这种追逐的残酷，这在当年较之今天是更加精心地用伪善和漂亮的字句掩饰着的。每个人只是因为有个胃。就注定要参与这种追逐。而且，由于参与这种追逐，他的胃是有可能得到满足的；但是一个有思想、有感情的人却不能由此而得到满足……我四、五岁的时候，看到父亲展示的罗盘，我想一定有什么东西深深的隐藏在事情后面……十二岁的时候，在经过艰辛的努力，证明毕达哥拉斯定理以后，我觉得，直角三角形各个边的关系显然完全决定于它的一个锐角……”爱因斯坦开始滔滔不绝了，这和信使早期和我交流时的情况，非常的相似，估计是受到了慧子的影响。肯定是受到慧子影响了，不然爱因斯坦怎么可能用中文和我交流。
“尊敬的爱因斯坦先生，与您相比，我实在是太笨了。您这样诉说，我会听不懂的，更不会知道您想表达什么了。而且，你这样说下去，估计要说几天也说不完。我先问，然后您来回答如何？”
“OK.”
“刚刚您准备告诉我什么？”
“我的所有。”
“那太长了，肯定会说不玩的，我们挑一些重点吧。对了，刚刚您提到您小时候，关于罗盘和三角形的两个例子是想说明什么？”
“道理上你不应该如此愚笨的…传说你是最聪明的…好吧…显然表面上说明了我很有直觉，很聪明。最主要的还是要表达：‘像我这种类型的人，一生中主要的东西，正是在于他所想的是什么和他是怎样想的，而不在于他所做的或者所经受的是什么’。而后面我准备诉说其他的事情的时候，你阻止了我。你这么笨，我担心我在后面谈到我的理论时，你无法理解。”
“我也没办法啊，那个传说应该说的是，在我的大脑连接被打通之后，我才变得聪明吧，而且现在我的脑子还被抑制了。现在我确实很笨啦，估计一直都会笨笨的了。等等，尊敬的爱因斯坦先生，让我再仔细体会一下你说的话语…哦，太有道理了，受益匪浅啊…”
看来如此交流下去，效率会很低的。而且爱因斯坦做的理论那么多，兹坦一下子肯定无法理解的，还是选择一个较为简单的理论吧。布朗运动、光电效应、狭义相对论、广义相对论……兹坦决定选择了狭义相对论。
“尊敬的爱因斯坦先生，不用把您的理论全部诉说完了，您就给我讲讲‘狭义相对论吧’。”
“OK.在我16岁时就已经无意中想到了一个悖论：如果我以真空中的光速c追随一条光线运动，那么我就应当看到，这样一条光线就好像一个在空间里震荡着而停滞不前的电磁场。可是，无论是依据经验，还是按照麦克斯韦方程，看来都不会有这样的事情……”
“慢一点，尊敬的爱因斯坦先生，你这段话是什么意思？”
“想让你看到我的思维方式，还有，从上面的悖论中，可以看出相对论的萌芽。只要时间的绝对性或同时性的绝对性这条公理，不知不觉地留在潜意识里，那么任何想要令人满意的澄清这个悖论的尝试，都是注定要失败的。”
“您的意思是，时间是相对的，或者同时性也是相对的？”
“是的，当然这表面上看上去，并没有那么显然。现在让我们用逻辑推演一遍吧，你做好准备没有？”
“我想我准备好了，尊敬的爱因斯坦先生。”
“设想一个磁体同一个导体线圈之间的电动力的相互作用。如果是磁体靠近线圈，线圈不动，那么磁体周围会产生一个具有一定能量的电场，在这电场的作用下，线圈中将产生一股电流；如果是线圈靠近磁体，磁体不动，那么磁体附近就没有电场，可是线圈中却有一电动势，这时将会发现线圈中也会产生一股电流。若两次运动的相对情况一致，将会发现产生的这股电流完全一样。这说明了什么？”
“尊敬的爱因斯坦先生，让我想一想…这说明，从产生的电流情况来看，我们将无法区分，到底是线圈在运动还是磁体在运动，重要的是二者的相对运动。”
“是的，看来你还不算十分愚笨嘛。而且，当时企图证实地球相对于‘光媒质’运动的实验都失败了，这说明了什么？”
“‘光媒质’应该就是人们说的以太吧，包含了绝对静止的概念。如此，我们可以得出，绝对静止的概念，是不合理的，是不存在的，没有意义的，有意义的只是相对的概念。”
“太好了，是的，这就是相对性原理。刚刚的例子，产生的电流是由物理规律，也就是由麦克斯韦方程组支配的物理规律，控制的。你再想一想，这说明了什么？
“说明了，物理体系的状态据以变化的定律（这里就是麦克斯韦方程组），同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是用两个在互相匀速移动着的坐标系中的哪一个并无关系。简单说，就是物理定律在惯性系中保持不变。”
“太好了，就是这样的。除此之外，我们再引入一条原理：光在真空中总是以一确定的速度c传播着，这速度和光的发射体的运动状态无关。”
“这看上去和第一条原理是矛盾的啊…为什么会想到有这么一条原理提出来？”
“表面上看似矛盾的，其实是和谐的。你想，麦克斯韦方程组中，直接推导出了一个恒定的速度，就是光速，当然方程中就隐含了光速不变的原理。如果认为麦克斯韦方程组是正确的，这条原理就是显然的。”
“尊敬的爱因斯坦先生，您说的太有道理了。”
“于是我们就得到了狭义相对论理论的大全部内容。”
“啊，这只是两条原理假设啊？”
“是的，假设只要是完备的，几乎就能概括理论的全部内涵。接下来的工作，只是运用这些假设，进行数学上的推导，以及对相关物理量进行对应的物理意义的澄清。”
“尊敬的爱因斯坦先生，您真的是太厉害了……”
“这个不重要，请不要关注这无关紧要的东西。既然绝对静止不存在，那么一切都是运动着的，这迫使我们面临一个如何描述运动物体相关问题的问题。例如我们若要描述一个质点的运动，就必须选择坐标系。为了简便，我们事先选择一个惯性系，并将它看着静止参考系，我们称它为‘静系’，注意这并不是绝对静止参考系。”
“等等，让我来想一想看。如果这个质点相对这个‘静系’静止，那么描述这个质点，只需要标出他的坐标就可以了。如果质点相对‘静系’有运动，我们可以用一个与时间相关的函数fx,y,z,t，来给出质点不同时刻的坐标值。”
“是的，但是这里，我们必须对时间概念进行澄清。我们必须定义同时的概念，比如在质点到达某点的同时，该点附近的一个时钟的指针刚好指到某个时刻。我们选择这个时钟指示的时间，来表示质点到达该点这一事件发生的时间，这就是同时的概念。”
“尊敬的爱因斯坦先生，这样的话，空间中将有无穷多的时钟了。这些时钟走的快慢步调必须一致，上面说的同时才有意义。另外我们如何知道这些时钟的步调是一致的呢？”
“你说的很对，问的问题也很好。这就是同步的问题了，也就是说这些时钟必须是同步的。为了同步，我们必须传递同步的信息，也就是传递事件发生的信息。刚好，麦克斯韦方程组中的光速，就反应了真空的性质，光速是信息传递的最大速度，且恒定不变。于是我们可以选择光速来校对时钟，使这些时钟同步。”
“尊敬的爱因斯坦先生，您真的是太聪明了。我知道了，我们只需要定义，光从A点到B点所需要的‘时间’规定为等于光从B点到A点所需的‘时间’，我们就能对这些时钟定义同步了。”
“是的，设‘A时间’tA从A发出一道光线射向B，它在‘B时间’tB又被反射向A，而在‘A时间’tA1回到A处，如果tB-tA=tA1-tB，我们就可以说这两只时钟同步了。”
“对对对！如此A与B同步，B与C同步,A、B、C都同步了，如此所有的时钟都同步了。”
“对的，有了这些准备，我们就可以继续推演下去了。相对性原理中的惯性系，包括了静止和匀速运动状态两种情况，我们必须对这两种情况进行推演。”
“让我来试试看！对于坐标系相对静止的情况，既然相对静止，其实这些坐标系就可以看着是同一个坐标系了，也就是可以合并为一个‘静系’，于是我们只需要在‘静系’中对质点位置进行描述就可以了，也就是按照同时和同步的定义，找到函数fx,y,z,t就可以了。这似乎很简单，对于坐标系之间相对有匀速运动的情况…似乎有些复杂。”
“对的，你确实不是十分愚笨。对于坐标系之间有相对运动的情形，我们可以选择一个‘静系’，而对于运动着的坐标系，可以看成是以速度v相对‘静系’运动着的‘动系’。显然，‘静系’和‘动系’分别有自己的一套时钟和空间坐标，即时空标架。‘静系’中发生的事件记为：fx,y,z,t”，‘动系’中发生的事件记为：FX,Y,Z,T。显然这两套时空坐标之间是有联系的，这些联系恰好就是由先前的假设完全决定了的。我们可以利用光速不变原理，结合同时同步的概念以及空间的各项同性，就可以找到两套时空标架的相互关系，即函数关系Xx,y,z,t,Yx,y,z,t,Zx,y,z,t和Tx,y,z,t。最后推演的结果关系式，恰好就是数学上的洛伦兹变换式。”
“啊，伟大的爱因斯坦先生，这就是说，时间和空间并不是绝对的，时空是套构在一起的，是闵可夫斯基四维时空。数学上虽然早就有了洛伦兹变化，但是却没有引起轰动效果，想必是没有明确公式所表达的物理意义吧。”
“是的。接下来的工作，就是利用上面得到的结论，进行简单数学推演，就可以得到运动的物体质量增加，运动的尺子变短，运动的物体时间变慢等等一些列的结论。”
“尊敬的爱因斯坦先生，上面我们似乎没有考虑，两个坐标系存在加速度运动的情况。我知道这并不是惯性系，确实是在相对性原理假设之外，但是实际情况中的确有这种情况的。”
“你说的太对了，这样发展下去，就进入广义相对论的范畴了，我们将加速度和引力等效，建立等效原理……”
“伟大的爱因斯坦先生，谢谢您！通过与您的这些交流，我基本明白了您刚开始说的一句话：‘像我这种类型的人，一生中主要的东西，正是在于我所想的是什么和我是怎样想的，而不在于他所做的或者所经受的是什么’。按照这句话的精神，我想我们可以结束继续讨论相关的理论了。并且对诸如名利，地位，金钱之类的种种，我也有了更加深入的认识，十分感谢您！”
“这和我们的预期一致，你们的交流可以结束了。”信使似乎突然抢过了话筒。
兹坦与大师交流之后，似乎整个银河系不在沸腾不已，所有事物按照自己的规律，安静的运行着。的确，人，只有到了一定的境界后，才能时时刻刻都保持一个平常心。看门前花开花落，望天上云张云舒；非淡泊无以明志，非宁静无以致远。