2015-广义相对论-纯粹理性思维的巅峰之作pdf

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1、2015－10－01收到广义相对论†email：zxcao@iphy.ac.cnDOI：10.7693/wl20151003——纯粹理性思维的巅峰之作曹则贤†(中国科学院物理研究所北京100190)Generalrelativity:thepinnacleofcreationbypurethought†CAOZe-Xian(InstituteofPhysics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China)时间的脚步是三重的：未来自其中姗姗来迟，现在箭

2、一般地飞逝，而过去已成永恒……空间的尺度是三重的：长度不停地向远方绵延，宽度倾盖无边，深度则直入无底之渊。1）——席勒《孔夫子的箴言》天地之义，物理数定……——施耐庵，罗贯中《水浒传》摘要相对论的发展是一个长达300余年的思想历程，在爱因斯坦1915年奠立广义相对论的那一刻达到了顶峰。相对论是纯粹理性思维的胜利，是物理现实的内在和谐与数学表达的形式美学之间完美的相互激励。物理规律的变换不变性是相对论的核心思想。沿着朴素相对论、伽利略相对论经由狭义相对论抵达广义相对论，这一条绵密的思想河流上有最激

3、动人心的关于物理学创造的历史画卷。关键词广义相对论，狭义相对论，伽利略相对论，变换，不变性，爱因斯坦AbstractThedevelopmentofrelativityisaprocessofcreationbythoughtlastingformorethan300years,reachingitspinnacleatthemomentwhenEinsteinlaidthefoundationforgeneralrelativityin1915.Thetheoryofrelativity,wh

4、ichseekstheinvarianceundertransforma-tionforthephysicallaws,isamarvelousvictoryofhuman'spuremind,anexemplarofmutualex-citationbetweentheinnerharmonyofphysicalrealityandtheformalaestheticofmathematicalrepresentation.Inthecurrentarticletheauthorendeavo

5、rstoreveal,alongthethoughtflowfromtheprimitiverelativity,GalileanrelativitytoEinstein'sgeneralizedrelativityviaspecialrelativity,apanoramicviewoftheconstructionofapillarofmodernphysics.Keywordsgeneralrelativity,specialrelativity,Galileorelativity,tra

6、nsformation,in-variance,Einstein1)原文为FriedrichSchiller的作品SprüchedesKonfuzius：DreifachistderSchrittderZeit：ZögerndkommtdieZukunfthergezogen,PfeilschnellistdasJetztentflogen,EwigstillstehtdieVergangenheit···DreifachistdesRaumesMaß.Rastlosfortohn'Unterl

7、aßstrebtdieLängefortin'sWeite;EndlosgießetsichdieBreite；GrundlossenktdieTiefesich.·44卷(2015年)10期·657·广义相对论发表百年专题1引言对论及其创造者的礼赞，内容涉及相对论发展的所有阶段以及爱因斯坦以外的很多伟大学者。不1915年11月25日，36岁的爱因斯坦在普鲁把爱因斯坦置于一堆天才及其伟大创造的背景之士科学院报告了“基于广义相对论对水星近日点上就无法显出爱因斯坦是天才中的天才，重要的[1]运动的解

8、释”，接着在1916年第7期的物理年是广义相对论也会看似无源之水。沿着朴素的相[2]鉴上正式发表了“广义相对论基础”一文，对对论、伽利略的相对论经狭义相对论抵达广义相广义相对论作了系统的阐述，并特别地在B部分对论，一路上的智力风景会让人惊讶不已。爱因把发展广义相对论所采用的数学工具以最简单明斯坦工作的特征包括深度、眼界、想象力、执着了的方式(inmöglichsteinfacherunddurchsichtiger[3，4]与独立性，如要深刻理解和学习爱因斯坦的这Weiser)作了介绍，以免物理