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宋代詩歌中的相對論 ——古詩新讀系列之一

  我們所能擁有的最美好的經驗是——對神秘的體悟。它是一種最基本的情感——挺立在真正藝術和真正科學的源頭。誰要是體驗不到它,不再有好奇之心,不再對這個世界感到驚訝,那么他就無異于行尸走肉,他的眼睛就是瞎的。——愛因斯坦《我的世界觀》

The most beautiful experience we can have is the mysterious. It is the fundamental emotion which stands at the cradle of true art and true science . Whoever does not know it and can no longer wonder, no longer marvel, is as good as dead, and his eyes are dimmed.——Albert Einstein:The World As I See It

  “敏捷詩千首,飄零酒一杯”(杜甫《不見》),無論世事如何地不如人意,我們的詩人大都有一顆敏感的心靈,敏銳的眼睛,精致的語言,精當的筆觸,傳遞出對周遭這個世界的感悟和認知。不經意之間,詩性感發可以甚至與后世的科學道理有相通之處。或許這就是《周易·系辭下》所謂的:天下同歸而殊途,一致而百慮。

一個二十七歲的詩人

  政和七年(1117)的晚春,宋代詩人陳與義乘舟走汴河這條水路,經襄邑返回汴京(河南開封)。

  四年前,二十四歲的陳與義以太學上舍(宋代太學分外舍、內舍和上舍,學生可按一定的年限和條件依次而升)充任開德府教授一職,任滿三年后又小住數月,這才返京接受新的任命。

  此番進京,如能再沐皇恩之浩蕩,仕途之上即可大有作為。想必此時的詩人的心境是澄澈的,充盈的,蓄勢待發的。于是就有了下面這首詩:

襄邑道中

飛花兩岸照船紅,百里榆堤半日風。

臥看滿天云不動,不知云與我俱東。

  襄邑,宋代縣名,屬開封府,在汴京城東南一百余里,汴河從邑境流過。詩中所謂的“飛花兩岸照船紅,百里榆堤半日風”,寫的就是放舟其中的情境。榆堤就是長滿了榆樹的河堤。

  兩岸有樹林,有花叢。陽光是燦爛的,花是紅的,心情是快樂的。

  心情好,又順風順水,既瀟灑,又俊爽。

  接下來,詩人寫到了云,寫到了“我”,在感悟兩者動還是不動的問題。

  這就涉及到了相對論中的參照系。

“洛倫茲轉換”

  1589年,伽利略提出了相對性原理:兩個任意作相互勻速直線運動的參考系,無論我們在哪個參考系中考察,物理學規律完全相同。1904年,彭加勒指出——相對性原理應該對整個物理學都有效。愛因斯坦于1905年在《論運動物體的電動力學》中提出兩個假設:

  一、光速恒定的假設

  二、狹義的相對性假設

  根據這兩條假設,愛因斯坦對時空觀念進行全新的分析和解釋,包括所謂的“洛倫茲變換”。而整個狹義相對論即是以“洛倫茲變換”為基礎。

  下面,我們來了解一下“洛倫茲轉換(Lorentz Transformation)”。

  洛倫茲(Lorentz),荷蘭物理學家,最著名的理論主張是:高速運動的參照系與靜止的參照系,兩者在時間和空間坐標上存在一種變換形式。

  根據洛倫茲變換和相對論可以推知:如果兩個觀察者,他們之間有一個相對速度,對一個觀察者有同時性的兩件事,而對另一個觀察者則未必具有同時性。這被稱之為同時相對性(Relativity of Simultaneity)。

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誰在飛,誰在動?

  為描述物體的運動,首先需要建立參考系。參考系的基本要素是空間坐標和時間坐標。按照經典物理學,空間坐標和時間坐標是相互獨立的。但按照相對論,二者應該是有關聯的。

  正是由于這一相關特性在,我們選擇不同的參考系,測量的結果必將有所不同。舉一個例子:在一個參考系中,兩個事件A和B是同時發生的;但,在與這個參考系有相對運動發生的參考系中,測定這兩件事,則它們是不會同時發生的。

  以此為基礎,我們來分析這首詩。

  第一個問題:誰在飛?

  暮春時節,落紅繽紛,此即詩句所謂的“飛”。由此來看,是“花”在飛。花的飛,即便有春風拂動,也是斜向的,舞動的,走一個落墜之勢。這個參考系是靜止的堤岸。

  行船快捷,半日百里,自船中打量夾岸紅花,目不暇接,此亦所謂的“飛”。這是船在“飛”,是船上的人在“飛”。參考系是一個高速運動的船體,而在其中的詩人分明感受到的是花在飛。這個飛的運動大方向是線性的橫向移動。

  暮春花落,弱柳扶風,船行水上,是同時的,在不同的參考系中,它們好像又不是同時的。

  第二個問題:誰在動?

  作者靜臥船艙,斜倚小幾,仰望天空,覺得滿天云朵一動不動。其實,并不是云不動,而是相對靜止。

  在這里,船與云大約以相同的速度運動。如果以船為參照物,云是相對靜止的。而置身舟中的作者,則是絕對靜止的。小舟疾行,人也隨之迅行。云、舟和舟中的人,三者方向一致,速度相近,所以作者仰望天空,看到的云是相對靜止的。

  假設變換視角,以河岸為參照物,風推送河中的小舟,也收動天上的白云。天上白云飄飄,河中人隨小舟悠悠,三者其實都在動。

  中國的古詩,就像蘇聯導演愛森斯坦評價中國的山水畫一樣:“只看到單一的深度,而讓人的視點沿著整個全景伸延開去,使得山和瀑布都象向我們移動。”

  

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