繼1905年創(chuàng)立狹義相對(duì)論之后，1915年，愛因斯坦初步完成了廣義相對(duì)論的理論建構(gòu)。廣義相對(duì)論創(chuàng)立之時(shí)，理論物理學(xué)家玻恩曾評(píng)價(jià)其是“認(rèn)識(shí)自然的人類思維最偉大的成就，哲學(xué)的深?yuàn)W、物理學(xué)的洞察力和數(shù)學(xué)的技巧最驚人的結(jié)合”。廣義相對(duì)論深化了人們對(duì)物質(zhì)與時(shí)空的認(rèn)識(shí)，對(duì)物理學(xué)、宇宙學(xué)乃至哲學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。今年時(shí)值廣義相對(duì)論創(chuàng)立100周年，學(xué)界積極回顧這一人類偉大成就，探討其如何推動(dòng)思想與知識(shí)的進(jìn)步。
實(shí)現(xiàn)自然定律的普遍有效性
在狹義相對(duì)論中，愛因斯坦提出光速不變與相對(duì)性原理。然而，在他看來，狹義相對(duì)論并沒有實(shí)現(xiàn)自然定律的普遍有效性，慣性系中的絕對(duì)加速度使物理學(xué)關(guān)于引力的理解陷入循環(huán)論證：“如果有一物體離開別的物體都足夠遠(yuǎn)，那么，它運(yùn)動(dòng)起來就沒有加速度，而只是由于它運(yùn)動(dòng)起來沒有加速度這一事實(shí)，我們才知道它離開別的物體是足夠遠(yuǎn)的。”
愛因斯坦提出質(zhì)疑：相對(duì)論這一自然定律是否只局限于慣性系？一個(gè)自伽利略時(shí)代就已澄清的事實(shí)——自由落體的加速度與物體的重量無關(guān)，重新進(jìn)入愛因斯坦的視野。愛因斯坦抓住這一科學(xué)事實(shí)背后的意義，立足于“在引力場(chǎng)中一切物體都具有同一加速度”這一實(shí)驗(yàn)事實(shí)，將經(jīng)典力學(xué)中“引力質(zhì)量等同慣性質(zhì)量”這一線索上升到等效性原理的高度，從而為相對(duì)性原理擴(kuò)展至非慣性系提供了可能。
“廣義相對(duì)性原理的確立，解決了自然定律能夠應(yīng)用于一切坐標(biāo)系的問題，深化了對(duì)引力本質(zhì)的揭示，推動(dòng)了宇宙學(xué)說的發(fā)展。”上海社會(huì)科學(xué)院研究員成素梅表示，廣義相對(duì)論對(duì)我們認(rèn)識(shí)物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)、空間和時(shí)間之間的內(nèi)在關(guān)系具有重要的理論意義。
廣義相對(duì)論為現(xiàn)代宇宙學(xué)、天體物理學(xué)的研究提供了理論工具。愛因斯坦于1917年發(fā)表的《根據(jù)廣義相對(duì)論對(duì)宇宙學(xué)所作的考查》一文，被認(rèn)為是現(xiàn)代宇宙學(xué)的開端，在這篇文章中，他提出了一個(gè)靜態(tài)的、均勻的、有限但無邊的宇宙模型?；趶V義相對(duì)論所預(yù)言的引力場(chǎng)內(nèi)的時(shí)間膨脹、譜線紅移、光線彎曲、行星軌道近日點(diǎn)運(yùn)動(dòng)等現(xiàn)象，此后都被觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證。
