[時事討論] 周達智 (tc): 【廣相百年】完美的理論

周達智 (tc): 【廣相百年】完美的理論
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去年三月，物理人奔走相告，南極州實驗已錄得始源重力波遺跡。我期待一個比上帝粒子更震撼的世紀大發現，亦寫下長文備用。可惜 BICEP2 今年初宣佈，受太空輻射塵影響，線索未達科學發現的標準，未能為四日前百歲誕辰的廣義相對論送上完美的賀禮。在《主場新聞》伺服器待發的文章，亦隨風而逝。os.tvboxnow.com5 V& W3 a/ b% J/ R8 r

愛因斯坦怎會介意？1915 年 11 月 25 日寫下廣義相對論方程之時，他的狹義相對論早已打破絕對時間和空間的觀念，百年誌慶只有相對於地球人的狹義。甚至，十年前任職版權局時一年內同時發表三個改變世界的理論，亦無足掛齒。還記得，中學時邂逅愛因斯坦親撰的小書，首先證明「同時」只是相對的觀念，一動即滅。tvb now,tvbnow,bttvb, j0 a& B! j/ o% }2 s- I

在沒有重力影響的狹義相對論世界，不但移動中的手錶和横尺慢了短了，時間和空間更融為四維一體的時空，一起移動變換。唯有物理定律和光速不變，守護變幻仍是永恆的對稱。「史上最偉大的隱世女數學家」艾美・諾特只憑數學邏輯就能證明，定律對稱的另一面，必有守恆的物理量。應用於核能發電的質能互換原理，E = mC2，只是相對論對稱的顯現。$ a6 F; J$ y# N A

狹義相對論發表之後兩年，愛因斯坦已明白重力如何扭曲時空。在「等效原理」的思想實驗中，試想你身在火箭，感到腳踏實地，可能已降落地面，同樣亦可能的，是火箭正在加速；但你無法分辨，因為重力吸引和外力加速完全等效。我們知道，在加速升空中的火箭，橫向的光線向下彎曲。若重力和加速沒有分別，光線在地面上的火箭亦同樣向下彎，而唯一的原因只能是地心吸力。愛因斯坦終於想通，重力不是「力」，光線只是在重力扭曲了的時空循「直線」前進。tvb now,tvbnow,bttvb) Y4 v+ R# k3 g( `

要引入重力，必須推翻違反對稱原理的牛頓學說。在其後八年，愛因斯坦徹底改變重力和時空的關係，完成廣義相對論，將相對論原理擴展到充滿物質的真實宇宙。在物理大儒 Wheeler 筆下的廣義相對論世界，「時空教物質如何運動，物質教時空如何彎曲。」，展現出更廣義的對稱和守恆。
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圖：1931 年 3 月 21 日，George Lemaître 在 Nature 雜誌發表 "The Beginning of the World from the Point of View of Quantum Theory 科學論文，首次提出宇宙有起始的科學論證。os.tvboxnow.com0 v1 Q) P8 ~ _2 x" A2 h& k
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廣義相對論橫空出世後，將會改變一切。1931 年，比利時神父科學家 George 籍宇宙澎漲的發現發表《世界之始》論文，為無神的宇宙大歷史寫下序言。

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命運注定由一位牛津教授為百年來改變人類宇宙觀的巨變作傳記。數年前，Pedro Ferreira 回到祖母的故鄉西非小島 Príncipe，憑弔 90 年前 Arthur Eddington 乘日蝕良機觀察星光按預測繞過太陽來到這裡的遺址。「回看 1919 年，他們的創見令人震驚。光被彎曲的時空轉向，一個簡單的意念，曾經在這裡證明了愛因斯坦的理論。」

Ferreira 教授的 “The Perfect Theory” 去年出版，中文版《完美的理論：一整個世紀的天才與廣義相對論之戰》趕及在百年誌慶前面世。7 E4 S7 w" z7 G3 m! p
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廣義相對論百年沒變，「很多人認為它是一個完美的理論。對有幸和它擦身而過的人，它是令人敬畏的深邃泉源。」試如作者所言，「我慶幸活在一個有這麼多新事物等待發現的年代。這世紀肯定會是廣義相對論的世紀⋯⋯某些神奇的事即將要發生。」今日我們亦適逢其會，不要錯過《完美的理論》，一起站在巨人肩上遠望新世界。

（原文刋於 2015.11.29 蘋果日報 What we are reading。）

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