按照等效原理，任何物体在加速运动系中的情况与它在惯性系中受引力作用的情况是一样的。例如，一个宇航员乘坐在一只密封失重的飞船之中，当他感觉到自己在恢复重量时，他并不能判断是飞船加速造成的呢还是已回到了地而。等效原理很自然地把广义相对性原理和引力联系起来，爱因斯坦就把厂义相对性原理和等效原理作为建立广义相对论的基本前提。
在加速运动系中，狭义相对论的时空观念需要进一步的发展，特别是时空的几何结构更要作根本性的变革。在狭义相对论中，时空的几何性质由平直的、欧几里德式的四维吋空(亦称四维闵可夫斯基空间)描述。欧几里德几何定理完全适合四维吋空，例如三角形内角和为π，圆周长除以直径为π，等等。但是在加速运动系中欧氏几何定理就不成立了。例如当一把打开的伞作圆周旋转的加速运动时，伞盖边缘由于运动要发生尺度收缩，但伞盖直径与运动垂直不会发生收缩，结果伞盖周长除以直径将小于π。其实伞盖上每点都在旋转，因此每一点的圆周都在发生收缩，但边缘速度*快，因此收缩*多，这种不平均的收缩就把平面的伞盖卷成了一个弯曲的半球面，结果空间弯曲了!弯曲窨的几何是黎曼几何而不是欧几里德几何。
加速运动导致了空间的弯曲，按照

按照等效原理，任何物体在加速运动系中的情况与它在惯性系中受引力作用的情况是一样的。例如，一个宇航员乘坐在一只密封失重的飞船之中，当他感觉到自己在恢复重量时，他并不能判断是飞船加速造成的呢还是已回到了地而。等效原理很自然地把广义相对性原理和引力联系起来，爱因斯坦就把厂义相对性原理和等效原理作为建立广义相对论的基本前提。
在加速运动系中，狭义相对论的时空观念需要进一步的发展，特别是时空的几何结构更要作根本性的变革。在狭义相对论中，时空的几何性质由平直的、欧几里德式的四维吋空(亦称四维闵可夫斯基空间)描述。欧几里德几何定理完全适合四维吋空，例如三角形内角和为π，圆周长除以直径为π，等等。但是在加速运动系中欧氏几何定理就不成立了。例如当一把打开的伞作圆周旋转的加速运动时，伞盖边缘由于运动要发生尺度收缩，但伞盖直径与运动垂直不会发生收缩，结果伞盖周长除以直径将小于π。其实伞盖上每点都在旋转，因此每一点的圆周都在发生收缩，但边缘速度*快，因此收缩*多，这种不平均的收缩就把平面的伞盖卷成了一个弯曲的半球面，结果空间弯曲了!弯曲窨的几何是黎曼几何而不是欧几里德几何。
加速运动导致了空间的弯曲，按照等效原理，引力也必然导致空间的弯曲，引力越强，空间弯曲程度也越大。爱因斯坦认为，无物质的空间是不存在的，分布于整个空间，决定空间结构的引力本身就是一种构成空间的物质，即引力场。爱因斯坦还建立起了**的引力场方程，它表示，引力场的吋空结构完全由物质所决定。这样，物质与时间和空间取得了真正的统一。
自从欧几里德、牛顿和康德以来，欧几里德空间一直被认为是宇宙中**正确的和永恒不变的空间形式，但广义相对论将时空物质化，把它的性质归结为可观测、可变化的物质上，从而彻底否定了牛顿和康德的先验的**时空观，完成了相对论时空观的革命。
空间的弯曲可以通过光线的弯曲表现出来。1919年，英国**学会派出了两个科学考察队去观测当年5月29日出现日蚀时，恒星光经过太阳附近是否会因太阳引力而发生弯曲。这无疑是对广义相对论的一次重大检验。结果表明，恒星光确实发生了弯曲!广义相对论经受了检验。这一重大结果于1919年11月6日通过英国**学会和英国天文学会联系会议公布于天下。**学会会长汤姆逊教授在前会长牛顿的巨幅画像下面向世界宣告：“爱因斯坦的相对论是人类思想史上*伟大的成就之一——也许是*伟大的成就。”
在公布结果的当天，爱因斯坦一下子就成为轰动世界的新闻人物。相对论的思想通过各种传播媒介穿越了学院的高墙，在公众中产生了巨大的思想震动。11月7日伦敦《泰唔士报》立即以“科学中的革命”为题作了报道。11月16日《纽约时报》称相对论为“科学中的布尔什维克”。
但是，相对论*初在公众心目中带有十分朴素、神秘和传奇的色彩。他们觉得，时间和空间的相对性仿佛使空间和时间失去了客观性；四维世界不可能是真实的，它更像是诗人的梦幻。甚至在《纽约时报》上还出现了“爱因斯坦消灭了时间和空间”的字样。这些都表现了公众对相对论还没有正确的了解。从另一方面看，相对论本身那高深复杂的数学也足以让许多人望而却步，因而出现了“世界上只行12人懂相对论”的传说。尽管如此，公众还是以极大的热情来了解相对论，了解爱因斯坦。一时间在全世界产生了相对论热和爱因斯坦热。频繁举办有关相对论的讲座，关于相对论和爱因斯坦的书成了经久不衰的畅销书，爱因斯坦本人更是处于信件和记者的包围之中。公众在真正认识了相对论的革命性和科学性后，他们就真诚地接受了相对论，接受了爱因斯坦。相对论、爱因斯坦便成了科学和智慧的象征。
相对论的科学精神显然是与愚昧和野蛮相对立的。正当全世界热情欢迎相对论和爱因斯坦的时候，在爱因斯坦的祖国德国却掀起了一股疯狂的反相对沦的浪潮。一些既愚昧又野蛮的种族主义者和军国主义者(包括两个诺贝尔物理学奖获得者)组织了一个“德国自然研究者保持科学纯洁工作小组”，用来无耻地攻击相对论，骂它是犹太人对德国思想财富的霸占和毒害，云云。尽管这股浪潮不久就被平息下去，但它却表明了科学要作用于社会，甚至*抽象的科学理论也会与*现实的政治联系起来。
有限无边的宇宙
相对沦与宇宙学存在内在的联系，它不可避免地要涉及宇宙的有限与无限问题。
宇宙有限与无限问题是一个科学上和哲学上的千古难题。即使是牛顿和康德这样一些对此问题提出过深刻见解的大师，也不敢宜称对此问题作出了*终解答。实际上在德国大哲学家康德看来，宇宙有限与无限问题是一个人类理智不能解决的无意义的问题。德国**诗人海涅干脆称之为“白痴的问题”。然而，在1917年，爱因斯坦却发表了《根据广义相对沦对宇宙学所作的考察》一文，对这样一个白痴式的问题作出了天才的解答。
实际上，对宇市有限与无限问题的思考并非始于爱因斯坦。在人类文明的早期，人们根据各自不同的生活环境构造了一系列不同的宇宙模型，如中国的天圆地方说，古埃及的方盒子宇宙说，等等。这些模型由于受到观察的限制，一般都是有限有边的。后来，有限宇宙观逐渐为宗教所吸收，成为宗教的理论基础。这突出地表现在天主教会支持的地球**说之中。但是，随着哥白尼日心说的确立，地心说就被推翻了，随之人们提出了宇宙无限论。牛顿进一步通过**时空观、惯性定律和万有引力定律等为宇宙无限论奠定了科学的理论基础。这样，人们就普遍接受了这样一种无限宇宙观：宇宙空间是无限的，无论向前向后、向左向右、向上向下都可以一直走下去，没有一个尽头；无限的天体则均匀地分布在无限的三维空间之中。这样的无限宇宙观，虽然也受到过一些批评，但直到20世纪初，在科学界仍占据着主导地位。
但是，无限宇宙观存在内在的矛盾。它与昼夜交替这样一个卜分简单的事实相冲突。因为在无限宇宙巾均匀分布着无限颗发光的恒星，这些星光集聚起来必然把宇宙空间中每一点都照得很亮，因而不应当出现黑夜!这与事实矛盾。另外，万有引力必然把宇宙中所有物质集聚于宇宙**，因而以牛顿力学为基础的宇宙也不呵能是均匀无限论——自相矛盾!
…… 序

这是一本好书，是一本具有时代感的书。
“科学技术是**生产力”的观点，在我国已逐渐深入人心。近几年来，全球又吹响了知识经济时代的号角，人们进一步感受到，科技对经济和社会的发展起决定性的作用。于是，为了做一个合格的现代人，对科学知识就应该坚持与时俱进的学习和应用，而且这应该是一个人终生的追求。学习和应用科学的目标和需求会是多方面的，视角和手段也会是多方面的。在现实生活中，有极少数人只关注科学对社会物质生产的价值和作用，而忽视科学对政治、法律、哲学、伦理、宗教和文艺等精神生产领域的价值和作用。在一些地区和部门，物质生活改善而精神面貌却远不相称的不正常现象，不能说和这种认识上的片面性没有关系。反思现实，展望未来，很有必要把科学相对独立出来作为社会大系统中的一个子系统，**考察这个特定的子系统对整个社会的生产力和生产关系、经济基础和上层建筑等各个部分、各个层面的作用和影响。也就是说，着重考察科学的人文精神和力量。据我所知，当今一些有识之士，正在从事这样的研究工作，这是有相当的时代创新性的。高兴华同志等一批作者选择这个课题来进行研究和分析，这无论在理论上还是在实践上，都是有重要价值的。
高兴华同志在50年代就从事科学技术哲学的教学和研究工作，她在科学与哲学两个领域都具有深厚的功底，“科学与社会”是她近几年采研究的一大课题。为写作这本书，她和浙江工业大学的专家们率领了一批专业工作者，精选出15位划时代的科学大师，查阅和占有**手权威性资料，准确把握写作角度，反复推敲论证，经两年功夫完成了这部著作。他们通过对这些科学家的成功名著的研究和分析，足以充分和深刻地表明：各种科学门类对社会历史的作用虽然各有侧重，异彩纷呈，但都有意义巨大、影响深远的作用。我相信，这本书可以帮助读者全面地、系统地认识科学本身，理解科学的功能，从而可以帮助我们正确地理解知识经济时代的历史沿革和它的实质基础。一本好书，往往是“思想的利刃，智慧的开发，人生的启示，力量的源泉，行动的指南，成功的法宝”。
为这本好书问世，我深感欣慰。命笔作序，以示敬意。
康振黄
1998年6月17日于成都

序康振黄
绪言高兴华
揭示心灵奥秘的大师
弗洛依德及其《梦的释义》李明德
原子时代的先师
玻尔及其原子结构理论高兴华赵嵩卿
改变时空观念的大师
爱因斯坦及其“相对论”罗卫
电磁科学的集大成者
麦克斯韦及其《电磁学通论》陈晓燕
世界的立法者
牛顿及其《自然哲学的数学原理》
张德昭高兴华
近代自然科学诞生的独立宣言
哥白尼及其《天体运行论》吴伟强
过渡化学之父
鲍林及其《化学键的本质》刘宁
化学元素之父
门捷列夫及其《化学原理》李娟
近代化学之父
拉瓦锡及其《化学纲要》周建
生物科学的奠基人
达尔文及其《物种起源》高岸起
近代生理科学之父
哈维及其《心血运动论》徐德明高予远
微生物学的奠基人
巴斯德及其《酒变质研究》高于远
近代地质学之父
赖尔及其《地质学原理》李蜀人
现代数理逻辑之父
罗素及其《数学原理》饶劲
系统科学之父
贝塔朗菲及其《一般系统论：基础·发展·运用》张德昭李蜀人
……