1.相對論來(lái)自牛頓力學(xué)與麥克斯韋場(chǎng)論的沖突，愛(ài)因斯坦選擇修改牛頓力學(xué)，保持麥克斯韋場(chǎng)論的研究思路，有何利弊與啟發(fā)？
答：牛頓力學(xué)毫無(wú)疑問(wèn)比麥克斯韋場(chǎng)論簡(jiǎn)單普適，至少在19世紀時(shí)，包括麥克斯韋在內的物理學(xué)家認為分子運動(dòng)論成功地把熱力學(xué)還原為大量分子運動(dòng)遵循牛頓力學(xué)的統計系綜，而電磁場(chǎng)論的以太漩渦模型是牛頓力學(xué)在原子的電磁結構水平的完成。
但是，這樣一來(lái)，以太靜止的參照系成了牛頓的絕對空間，真空中的光速在不同慣性系中有差別，更不用說(shuō)加速系中的真空光速的差別了。遺憾的是，邁克爾遜-莫雷實(shí)驗證偽了麥克斯韋有關(guān)以太風(fēng)改變光速的推測。
理論探索的新思路是維恩把慣性定律還原為電磁場(chǎng)守恒定律，把加速度定律還原為電磁場(chǎng)與電荷交換能量與動(dòng)量，引起電荷分布改變的定律。而反作用定律，彭加勒認為電磁場(chǎng)中的環(huán)形力，比如洛倫茲力，電流的環(huán)形磁場(chǎng)等，可能沒(méi)有反作用力。但維恩認為反作用定律就是電磁場(chǎng)的動(dòng)量平衡定律。所以，牛頓力學(xué)在這種表述中不是基本定律，而是麥克斯韋場(chǎng)論的推論。
狹義相對論基于觀(guān)察實(shí)驗的新證據，以及電動(dòng)力學(xué)的內在邏輯，保持電磁場(chǎng)論在慣性系中不變，改變牛頓力學(xué)的具體形式包括絕對時(shí)空觀(guān)，無(wú)疑是理智的選擇。因為復雜理論的改變，涉及的理論要素與實(shí)驗事實(shí)多，出錯的可能數不勝數，歧路重重。而改變比麥克斯韋理論簡(jiǎn)單的牛頓力學(xué)，因為理論要素少，需要重新解釋的事實(shí)也少，就相對容易，更不容易出錯。
愛(ài)因斯坦的這種理論革新謀略，不僅取得巨大成功，而且有廣泛的后繼模仿者。量子力學(xué)傾向于保留黑體輻射定律不變，而改變相對簡(jiǎn)單的電磁場(chǎng)論與牛頓力學(xué)的數學(xué)結構。費曼試圖從狹義相對論與量子力學(xué)相結合的量子電動(dòng)力學(xué)中，衍生出麥克斯韋場(chǎng)論。簡(jiǎn)單的理論，往往是作為復雜理論的某種近似而被改寫(xiě)的。
廣義相對論的建立，完全符合保留麥克斯韋場(chǎng)論與狹義相對論在局部慣性系中不變，通過(guò)等效原理把慣性力局域地整合到引力場(chǎng)，徹底改變簡(jiǎn)單的牛頓萬(wàn)有引力理論的革新謀略。為了完成這一步，愛(ài)因斯坦堅持用光在一段距離中來(lái)回的時(shí)間作為光鐘的單位，簡(jiǎn)單地通過(guò)光速把空間與時(shí)間聯(lián)系起來(lái)。光鐘在相對論中，就是保證電磁場(chǎng)論與狹義相對論的理論要素在廣義相對論中通過(guò)局部慣性系，毫無(wú)遺漏地進(jìn)入新理論的構造。
在1907-1909年，愛(ài)因斯坦利用等效原理初步得到光速在引力場(chǎng)的不同勢能處可變的思想。這里有一個(gè)理論線(xiàn)索，就是我們能不能在保持牛頓萬(wàn)有引力定律盡可能少變動(dòng)的前提下，依據引力勢能的變化局部修改麥克斯韋場(chǎng)論與狹義相對論的形式，得到某種引力相對論的新形式？愛(ài)因斯坦甚至注意到牛頓萬(wàn)有引力定律的先驅——開(kāi)普勒第三定律不僅符合等效原理，而且與質(zhì)量無(wú)關(guān)，時(shí)間單位與空間單位可以通過(guò)周期平方與半徑立方的正比關(guān)系聯(lián)系起來(lái)。
但是，從開(kāi)普勒星體周期鐘出發(fā)，構造新的時(shí)空理論面臨更大的理論困難，那就是狹義相對論中的質(zhì)量變化與質(zhì)能關(guān)系，如何通過(guò)等效原理改變牛頓引力定律，進(jìn)一步改變電磁場(chǎng)論與狹義相對論的物理機制與數學(xué)表述是根本不清楚的。在這個(gè)思路中，牛頓引力，電磁場(chǎng)論與狹義相對論在星體周期鐘的時(shí)空單位約定下，理論形式如何改變全部是未定的難解之謎。于是，愛(ài)因斯坦通過(guò)自由電梯實(shí)驗成功地找到了局部慣性系，在時(shí)空的微區域有了保持電磁場(chǎng)論與狹義相對論形式不變，理論要素完備的局部閔科夫斯基時(shí)空。而轉動(dòng)圓盤(pán)實(shí)驗，提示加速系需要彎曲時(shí)空，根據等效原理，愛(ài)因斯坦很快發(fā)現引力場(chǎng)論應該是彎曲時(shí)空理論。愛(ài)因斯坦與數學(xué)家合作，考慮最周全的是，依據質(zhì)能關(guān)系，引力能量也應該有質(zhì)量產(chǎn)生慣性-引力效應。這就是廣義相對論處理引力面臨的引力自作用的非線(xiàn)性困難。
相對論的成功不是沒(méi)有代價(jià)的，那就是頑固堅持簡(jiǎn)單的牛頓力學(xué)框架，修改與否定相對論的各種企圖不斷挑戰。但是，這些努力很可能遺漏了電磁場(chǎng)論的理論要素，從而不能象狹義或廣義相對論那樣，再現各種成功的理論預言與實(shí)驗驗證。特別是，如果狹義相對論錯了，廣義相對論與量子場(chǎng)論也錯了。如果電磁場(chǎng)論改寫(xiě)了，那么狹義相對論如何改寫(xiě)？廣義相對論與量子場(chǎng)論如何改寫(xiě)？各種各樣的大難題就出現。物理學(xué)家一般按照愛(ài)因斯坦的謀略，保復雜改簡(jiǎn)單，把從簡(jiǎn)單物理原理出發(fā)，挑戰復雜物理理論的各種探索看成是誤入歧途。
也許，量子場(chǎng)論比廣義相對論復雜。當弦論，圈量子引力等各種量子引力理論成效甚微時(shí)，我們是否按照愛(ài)因斯坦的革新謀略，堅持量子場(chǎng)論的牛頓慣性系與費曼路徑積分的數學(xué)結構盡量不變，按照洛倫茲堅持牛頓慣性系的思路，重構廣義相對論會(huì )帶來(lái)量子引力研究的新希望。
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