而在张元仲看来，这一百余年来，狭义相对论和广义相对论是同时被验证的。第一个测试爱因斯坦狭义相对论的实验发生在1938年，当时美国的科学家用多普勒效应———当人和声源在相对远离或相对靠近时听到的单调改变———作为测量工具。此后，各种实验手法轮番上阵，足足可以写上一本书。

　　狭义相对论的论证中，也伴随着对广义相对论的实验。后者更难验证，“但是目前我们已经有了很多验证途径。”张元仲指出，广义相对论既解释了牛顿理论所不能完全解释的水星近日点近动，而且预言了很多新的物理效应，类似引力红移、光线偏折、雷达回波的时间延缓、引力波、中子星、黑洞等等，这些大都已被实验或天文观测所证实。

　　5 延展揭示宇宙的奥秘

　　自相对论诞生之日起，它所带来的时空观革命就极大地拓展了人类对宇宙的理解。时间旅行的奥秘、原子裂变的巨大能量、宇宙的起源和终结、黑洞和暗能量等奇妙现象，几乎都隐藏在相对论那几行简单的公式中。由此，科学家们更孜孜不倦地投入到相对论的实验论证中。“相对论的实验没有尽头，就像牛顿的经典理论一样，直到现在我们还在实验室里做着。”张元仲表示。

　　而广义相对论框架下关于宇宙奥秘的揭示更是吸引着科学家前行，不仅是物理学界，还有天文学界。

　　在宇宙学的应用方面，大型的天文观测装置(包括地面装置和空间装置)前几年陆续所获得的大量观测数据极大地促进了大爆炸宇宙模型的研究，预示了宇宙常数(或暗能量)的存在。来自天文观测等实验结果表明，现在的宇宙是一个接近平坦的和加速膨胀的宇宙；宇宙中大约包含5%的可见物质、25%的暗物质和70%的暗能量。但是，暗物质和暗能量的构成问题还不清楚。

　　此外，其他新的大型天文观测装置已经建成或将陆续建成。类似用来检验空间弯曲和自旋效应的“引力探测器B”已于2004年4月20日在美国升空，“本来是计划一年后公布数据的，但是直到现在还没有公布。”张元仲看来，这些数据的公布会使我们对广义相对论的认识更为丰富。

　　事实上，相对论在揭示宇宙奥秘的同时，也给了人们想象的空间。类似相对论的思想表明，时间旅行是可能的。既然狭义相对论证明高速旅行会使时间变慢，那么人类就有可能回到过去，哪怕只倒回去几秒。而广义相对论更是表明，时空可以不是平坦的，而是弯曲的。我们可以在地球与宇宙遥远的地方这两点之间“凿出”一个虫洞，成为我们回到过去的通道。而对时间机器的实验，也是不绝于报道之中。

　　爱因斯坦的相对论开启了一个新纪元，何时会是转折？关于这个问题，谁也无法给出答案。相对论经历的百年实验路，也许依然还要走下去。

　　-新知补丁

　　以太Ether

　　在古希腊，以太指的是青天或上层大气。在宇宙学中，有时又用以太来表示占据天体空间的物质。17世纪的笛卡儿是一个对科学思想发展有重大影响的哲学家，他最先将以太引入科学，并赋予它某种力学性质。

　　在笛卡儿看来，物体之间的所有作用力都必须通过某种中间媒介物质来传递，不存在任何超距作用。因此，空间不可能是空无所有的，它被以太这种媒介物质所充满。以太虽然不能为人的感官所感觉，但却能传递力的作用，如磁力和月球对潮汐的作用力。

　　后来，以太又在很大程度上作为光波的荷载物同光的波动学说相联系。光的波动学说是由胡克首先提出的，并为惠更斯所进一步发展。在相当长的时期内(直到20世纪初)，人们对波的理解只局限于某种媒介物质的力学振动。这种媒介物质就称为波的荷载物，如空气就是声波的荷载物。

　　新知专题采写本报记者 李健亚

　　本专题图片均为资料图

　　本专题感谢：

　　张元仲(中科院理论物理研究所研究员)

　　聂玉昕(中科院物理研究所研究员)

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