文/北京师范大学物理学系　刘文彪

　　百年前的1905年因爱因斯坦变得极不平凡！这一年，26岁的爱因斯坦提出了狭义相对论。从此，牛顿的“绝对”时空观发展成爱因斯坦的“相对”时空观。为纪念这一伟大理论，联合国把2005年确定为“世界物理年”。

　　-运动中的尺子会缩短

　　相对论的研究对象是超越人们日常经验的高速运动世界和广阔的宇宙。狭义相对论认为，运动中的尺子会缩短。我们平时处在低速运动中当然不可能觉察，但如果以每秒26万公里的速度运动时，一米的尺子就会缩成半米。狭义相对论表明，高速旅行会使时间变慢。假定将来人们能制造一艘接近光速飞行的宇宙飞船，从地球出发飞向遥远的星系，来回的旅程仅仅几年(按飞船上的时间)，但在此期间地球上已过去了几千年！

　　1915年，爱因斯坦把狭义相对论发展成广义相对论。广义相对论认为，没有物质的时空是平坦的，有物质存在的时空就变得弯曲了，两点之间的距离因物质的存在而被拉伸或挤压。一个直观的比喻是，水平抻开的一块布应该是平坦的，当你在布上放置一个铅球后，布面就变得弯曲了，这时再放置一个小玻璃球在布上，它就会滚向中央的铅球。同理，星球的质量使周围的时空弯曲，星球上的“引力”实际上是一个时空被弯曲的现象。根据广义相对论，1939年美国物理学家奥本海默证明，假如星体质量聚集到一个足够小的球状区域里，引力的强烈挤压会使那个天体的密度无限增大，然后产生灾难性的坍塌，使那里的时空变得无限弯曲，这就是我们今天常听说的黑洞。

　　-理论催生原子弹

　　作为相对论的一个推论，爱因斯坦提出了著名的质能关系式：能量等于质量乘以光速的平方。在这一理论的指导下，1939年，科学家找到了通过裂变把质量转化为能量，释放巨大原子能的中子链式反应，进而制造了原子弹，后来又利用核聚变发明了氢弹。而可以控制反应剧烈程度的核反应堆的和平利用，比如核电站、可控核反应堆供暖系统等极大地改善了人们的生活。

　　全球卫星定位系统也依赖于爱因斯坦的相对论。爱因斯坦指出：传统的时间概念只能在简单的条件下才能确定，当多种因素暂时联系起来的时候，传统的计时方法就失去作用。全球定位卫星发出的信号，由于处在不同的参照系上，时空无法和地面同步，只有根据卫星和地面的原子钟不断调整时间，才能保证定位系统的精确。

　　-时间旅行可能有捷径

　　相对论表明，如果一个人的运动速度趋近于光速，对他来说，时间就会趋近于停滞。如果运动的速度超过光速(尽管这是不可能的)，时间会不会倒转，人能否回到过去？近些年的研究发现，我们的时空结构很有可能不是单连通的，而是多连通的复杂结构。就像苹果表面上的两点，除了通过表面上的一个途径连接起来之外，有可能在苹果的内部通过一个“虫洞”连接起来。这可能是通往不同时空位置的捷径。

　　科学家从未放弃对超越时空的探索。据俄罗斯《真理报》报道，俄科学家切尔诺布罗夫做过一项实验，他通过对磁场的“特殊碰撞”，在实验室里将1小时减慢了1.5秒钟。

　　1976年，物理学家维索特和列文向太空发射了一枚载有时钟的火箭。他们观察到，这个时钟与放置在地球上的时钟相比，多获得了1/10微秒。他们认为，为了在未来时光中旅行，就需要利用那些强度远高于地球重力的引力场，比如中子星引力场。如果让飞船到达一颗中子星上，就会在未来的时光中迈出一大步。