宋代诗歌中的相对论 ——古诗新读系列之一

  我们所能拥有的最美好的经验是——对神秘的体悟。它是一种最基本的情感——挺立在真正艺术和真正科学的源头。谁要是体验不到它,不再有好奇之心,不再对这个世界感到惊讶,那么他就无异于行尸走肉,他的眼睛就是瞎的。——爱因斯坦《我的世界观》

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

  “敏捷诗千首,飘零酒一杯”(杜甫《不见》),无论世事如何地不如人意,我们的诗人大都有一颗敏感的心灵,敏锐的眼睛,精致的语言,精当的笔触,传递出对周遭这个世界的感悟和认知。不经意之间,诗性感发可以甚至与后世的科学道理有相通之处。或许这就是《周易·系辞下》所谓的:天下同归而殊途,一致而百虑。

一个二十七岁的诗人

  政和七年(1117)的晚春,宋代诗人陈与义乘舟走汴河这条水路,经襄邑返回汴京(河南开封)。

  四年前,二十四岁的陈与义以太学上舍(宋代太学分外舍、内舍和上舍,学生可按一定的年限和条件依次而升)充任开德府教授一职,任满三年后又小住数月,这才返京接受新的任命。

  此番进京,如能再沐皇恩之浩荡,仕途之上即可大有作为。想必此时的诗人的心境是澄澈的,充盈的,蓄势待发的。于是就有了下面这首诗:

襄邑道中

飞花两岸照船红,百里榆堤半日风。

卧看满天云不动,不知云与我俱东。

  襄邑,宋代县名,属开封府,在汴京城东南一百余里,汴河从邑境流过。诗中所谓的“飞花两岸照船红,百里榆堤半日风”,写的就是放舟其中的情境。榆堤就是长满了榆树的河堤。

  两岸有树林,有花丛。阳光是灿烂的,花是红的,心情是快乐的。

  心情好,又顺风顺水,既潇洒,又俊爽。

  接下来,诗人写到了云,写到了“我”,在感悟两者动还是不动的问题。

  这就涉及到了相对论中的参照系。

“洛伦兹转换”

  1589年,伽利略提出了相对性原理:两个任意作相互匀速直线运动的参考系,无论我们在哪个参考系中考察,物理学规律完全相同。1904年,彭加勒指出——相对性原理应该对整个物理学都有效。爱因斯坦于1905年在《论运动物体的电动力学》中提出两个假设:

  一、光速恒定的假设

  二、狭义的相对性假设

  根据这两条假设,爱因斯坦对时空观念进行全新的分析和解释,包括所谓的“洛伦兹变换”。而整个狭义相对论即是以“洛伦兹变换”为基础。

  下面,我们来了解一下“洛伦兹转换(Lorentz Transformation)”。

  洛伦兹(Lorentz),荷兰物理学家,最著名的理论主张是:高速运动的参照系与静止的参照系,两者在时间和空间坐标上存在一种变换形式。

  根据洛伦兹变换和相对论可以推知:如果两个观察者,他们之间有一个相对速度,对一个观察者有同时性的两件事,而对另一个观察者则未必具有同时性。这被称之为同时相对性(Relativity of Simultaneity)。

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谁在飞,谁在动?

  为描述物体的运动,首先需要建立参考系。参考系的基本要素是空间坐标和时间坐标。按照经典物理学,空间坐标和时间坐标是相互独立的。但按照相对论,二者应该是有关联的。

  正是由于这一相关特性在,我们选择不同的参考系,测量的结果必将有所不同。举一个例子:在一个参考系中,两个事件A和B是同时发生的;但,在与这个参考系有相对运动发生的参考系中,测定这两件事,则它们是不会同时发生的。

  以此为基础,我们来分析这首诗。

  第一个问题:谁在飞?

  暮春时节,落红缤纷,此即诗句所谓的“飞”。由此来看,是“花”在飞。花的飞,即便有春风拂动,也是斜向的,舞动的,走一个落坠之势。这个参考系是静止的堤岸。

  行船快捷,半日百里,自船中打量夹岸红花,目不暇接,此亦所谓的“飞”。这是船在“飞”,是船上的人在“飞”。参考系是一个高速运动的船体,而在其中的诗人分明感受到的是花在飞。这个飞的运动大方向是线性的横向移动。

  暮春花落,弱柳扶风,船行水上,是同时的,在不同的参考系中,它们好像又不是同时的。

  第二个问题:谁在动?

  作者静卧船舱,斜倚小几,仰望天空,觉得满天云朵一动不动。其实,并不是云不动,而是相对静止。

  在这里,船与云大约以相同的速度运动。如果以船为参照物,云是相对静止的。而置身舟中的作者,则是绝对静止的。小舟疾行,人也随之迅行。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,看到的云是相对静止的。

  假设变换视角,以河岸为参照物,风推送河中的小舟,也收动天上的白云。天上白云飘飘,河中人随小舟悠悠,三者其实都在动。

  中国的古诗,就像苏联导演爱森斯坦评价中国的山水画一样:“只看到单一的深度,而让人的视点沿着整个全景伸延开去,使得山和瀑布都象向我们移动。”

  

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