《從牛頓定律到愛因斯坦相對論》

陸　埮

最近出版的方勵之和褚耀泉所著《從牛頓定律到愛因斯坦相對論》一書是科學出版社《物理學基礎知識叢書》的第一本。這套叢書是供高中以上文化程度的廣大讀者閱讀的系統介紹物理學基礎知識和最新發展的科普讀物。

《從牛頓定律到愛因斯坦相對論》系統地介紹了牛頓力學——相對論——宇宙學的發展歷程和基礎知識，而重點則在介紹相對論(包括狹義相對論和廣義相對論)的基本內容。從時間、空間的基本觀念，相對論運動學和動力學的發展，幾個經典的實驗驗證，直到廣義相對論最成功的應用領域——天體物理和宇宙學，作者均作了生動和準確的闡述。如所周知，相對論所研究的是物理學中的最基本問題，非常艱深和抽象，是科學中出名的難懂部分。雖然介紹相對論的通俗書籍不在少數，同時做到既通俗易懂，又準確無誤，實不多見。這本小冊子可以說是做到了這一點的。

本書十分重視哲理的分析。從遠古人的龜背大地的觀念，亞里士多德承認球形地球的宇宙中心學說，到哥白尼否定地球中心說，牛頓提出絕對時空觀，再到萊布尼茲－貝克萊－馬赫對牛頓絕對時空觀的批判，直到愛因斯坦的相對論時空觀，相當簡明地，同時也是系統地闡述了時空觀的演變。作者在討論相對性原理的發展時，對伽利略名著《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》中所敘述過的“薩爾維阿蒂的大船”作了詳細的介紹，使愛因斯坦相對性原理的確立更加自然且富有哲理性。

十分重視歷史，并且將古代歷史記載緊緊地與現代科學聯系起來，是本書的一個重要特點。作者指出，作為狹義相對論基本原理之一的光速不變原理，可以從我國北宋王朝宋仁宗至和元年五月(一○五四年)對一次超新星爆發所作的著名觀察記錄中得到。這個事實表明，古天文記錄資料，對于今天的科學仍然有著現實的意義。

作者不僅對相對論中的許多重要概念作了歷史的和哲理的分析，也給出了有說服力的闡述。從伽利略的比薩斜塔實驗到廣義相對論的建立，是物理學走過的一段相當漫長的道路。但作者僅用了短短十四頁的篇幅，相當合理地說明了這個歷程。書中關于引力塌縮和宇宙學的討論，也是引人入勝的。諸如此類的例子還很多。

這本小冊子也相當注意本門學科中新的重大發展。本書是作者在愛因斯坦誕生一百周年的前夕完成的，那是一九七九年三月。就在幾個月前(一九七八年十二月)的第九屆國際得克薩斯相對論天體物理會議上宣布的利用PSR1913＋016這個脈沖星雙星所作的對引力輻射存在的證實，已經寫入書中，就是一個例子。

美國蓋莫夫寫過一部名為《物理世界奇遇記》的科普名作，流傳甚廣。但是，其中關于湯普金斯先生所見變扁世界的敘述卻是錯誤的。這個錯誤不僅初學者極易上當，而且一九五九年以前竟還被普遍認為是正確的。這本小冊子中作者指出了蓋莫夫書中的這個錯誤，對于建立正確的相對論時空概念來說，這是非常必要的。

(《從牛頓定律到愛因斯坦相對論》，方勵之、褚耀泉著，科學出版社一九八一年四月第一版，0.52元)