爱因斯坦提出相对论距今已经整整100周年了，它经受了实践和历史的考验，是人们普遍承认的真理。相对论对于人类思想的发展、科学与技术的诸多变革、对我们的生活都产生了巨大影响。
人类以新的视野观察和认识世界
相对论是研究时间、空间、运动这三者关系的理论体系的总称，它是这100多年来人类最伟大的两个理论之一（另一个伟大理论是量子力学）。相对论的伟大是不足以用诺贝尔物理学奖来评价的。如果真有一个上帝的话，上帝过去总是说：“人类一思考，上帝就发笑。”相对论诞生之后，上帝改口了：“人类一思考，上帝就发慌。”
相对论是关于时空和引力的基本理论，依据研究的对象不同，分为狭义相对论和广义相对论。相对论从逻辑思想上统一了经典物理学，使经典物理学成为一个完美的科学体系。狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦动力学两个体系，指出它们都服从狭义相对性原理，都是对洛伦兹变换协变的，牛顿力学只不过是物体在低速运动下很好的近似规律。广义相对论又在广义协变的基础上，通过等效原理，建立了局域惯性场与普遍参照系数的问题，从逻辑上得到了合理的安排。相对论严格考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念，给出了科学而系统的时空观和物质观，从而使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。
狭义相对论给出了物体在高速运动下的运动规律，并提示了质量与能量相当，著名的质能关系式，即E=MC2，可以用来计算核反应过程中所释放的能量，并导致了原子弹的诞生。广义相对论建立了完善的引力理论，而引力理论主要涉及的是天体。至今，相对论宇宙学进一步发展，而引力波物理、致密天体物理和黑洞物理这些属于相对论天体物理学的分支学科都有一定的进展，吸引了许多科学家为之奋斗。
相对论极大地改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“同时的相对性”“四维时空”“弯曲时空”等全新的概念。它发展了牛顿力学，推动物理学发展到一个新的高度。一位法国物理学家曾经这样评价爱因斯坦：“在我们这一时代的物理学家中，爱因斯坦将位于最前列。他现在是、将来也还是人类宇宙中最光辉的巨星之一”，“按照我的看法，他也许比牛顿更伟大，因为他对于科学的贡献，将更加深入地进入人类思想基本要领的结构中。”
对称性原理对物理学研究有着十分重要的指导意义，爱因斯坦最善于应用这一原理，整个相对论都是在此基础上建立起来的。特别是在建立广义相对论的过程中，爱因斯坦还对原理做了创造性发展。过去是实验→方程→对称性，但爱因斯坦认为“这个链很有趣，如果从洛伦兹对称性以外的对称性出发，推导出方程，再利用它进行实验，不是更好吗”？爱因斯坦成功地实现了这个关系的倒置。他所说的这种新的对称性就是引力场方程在非欧几里德空间的协变。
相对论的建立也把化学和生物学推向了新的高峰。19世纪末，化学领域取得了巨大的成就，但也遇到了巨大的困难。其主要原因是“原子不可分，元素不能变”的观念根深蒂固。20世纪物理学的这场革命，从根本上改变了化学的基本概念，并使之获得了很多新的研究方法。由物理学家开创的化学键理论，X射线衍射法的运用，推动了结构化学的发展。20世纪后的化学，主要通过研究电子在分子和原子中的分布和运动，由此更深刻地揭示物质的性质和化学变化的规律。
分子生物学创立于20世纪50年代，物理学对其形成和发展产生了举足轻重的作用。X射线衍射方法的运用使生物大分子晶体结构分析成为可能。特别是薛定谔于1944年出版的《生命是什么》一书“从思想上唤起生物学革命”。该书在运用统计物理的概念分析生命现象后指出，生命物质的运动必然服从已知的物理学定律。这启发了人们用物理学的思想和方法探讨生命物质运动的规律。
科技和社会产生了诸多变革
100年前，爱因斯坦发表了具有划时代意义的5篇物理学论文，奠定了相对论的基础，并为量子理论的发展做出了重要贡献。原子能、晶体管、计算机、激光、纳米材料、宇宙飞船、生命科学等20世纪重大的发明，都是由爱因斯坦开创的近代物理学的结晶。
相对论和量子力学的建立使人类进入到信息时代。固体物理已有几个世纪的历史，直到20世纪初，由于X射线衍射的发现以及金属的自由电子论和能带理论的提出才使其成熟了。20世纪30年代后，量子力学使它成为一门研究固体多种物理性质、微观结构及其内部运动规律的学科。近年来，固体物理的研究对象由晶体扩展到非晶体和物体的表面，故更名为凝聚态物理学。半导体材料、磁性材料、纳米材料等是它研究的主要对象，这为计算机的诞生和发展奠定了科学和技术基础。
信息革命始于20世纪40年代，以计算机问世为标志，目前方兴未艾。从1904年发明二极管起，到1946年世界上第一台电子管计算机研制成功为止，是信息技术史上的“电子管时期”。1947年随着半导体晶体管的问世，信息技术史进入了“晶体管时期”。此后，集成电路的发明打破了电路与元件分离的传统观念，使电子设备微型化。经过大规模集成电路阶段后，超大规模集成电路又在迅猛发展。而计算机就是由这些物理元件组成的信息处理器。以激光器发明为标志的光电子技术，使信息技术上了一个新台阶。因为采用光子作为信息载体，其响应速度比电子快3个数量级，也不存在电磁串扰等。待到光子集成电路问世后，计算机的发展将更迅速，应用前景将更广阔。前两次工业革命延伸的是人的肢体功能，这次革命拓展的是人的大脑功能。因此，信息革命是更深刻的革命。海湾战争、科索沃战争和伊拉克战争就是最有力的证明。20世纪初爱因斯坦相对论开启的科技革命和20世纪六七十年代开始的高科技时代，对人类思想文化的影响更是震撼性的。以网络信息技术为例，我们由此可窥一斑而知全豹。由于数字技术的应用，人类从观念到生活方式都发生了天翻地覆的变化。可以说，计算机、信息网络技术影响到了当今思想文化的每个角落。姑且不说数字技术改变了几百年来铅与火的印刷，上千年笔与纸的书写，现在文化的交流、知识信息的传播，甚至到了动一下指头，点击上网即可实现的地步。这与以前关山隔阻，需飞越千山万水，克服重重困难才能达到目的的情况相比，简直有天壤之别。
相对论与我们的生活息息相关
尽管大多数人至今还不知道相对论究竟是怎么回事，但事实上，它早就深刻地影响到整个人类社会，直接或间接地影响了我们每一个人的生活。1919年，爱因斯坦在与儿子埃德瓦的谈话中说：“当一只甲虫在一根弯曲的树枝上爬行的时候，它并没有觉察到这根树枝是弯曲的，我有幸觉察到了甲虫没有觉察到的东西。”爱因斯坦的这一觉察，在其后近100年中改变了整个世界，并且，这种改变现在还在继续。
GPS导航系统现在已经是一个满大街都可以看到的常用小电器了，可能每个司机都有一个车载的导航系统，或者手机里装有一个导航软件。如果没有相对论，那么导航系统就会出大问题。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，传统的计时方法就会失去作用。”因为根据相对论，卫星上的时钟会比地面上的时钟走得快，每天大约快38微秒（0.000038秒），如果不校正的话，GPS导航系统每天积累的误差将超过10千米（这个误差是垂直方向上的，不是水平方向上的），如果美军用这个来导航导弹的话，那麻烦就大了。因此，在GPS卫星发射前，要先把其时钟的走动频率调慢100亿分之4.465，把10.23兆赫调为10.22999999543兆赫，这些数字全靠有了相对论才能那么精确地计算出来。
相对论在我们日常生活中的应用还远不止这些。卫星上的时间变快只不过是相对论无数推论中的一个，我们通过相对论还可以精确地计算卫星上的时钟和地面上的时钟的误差到底是多少。相对论还有很多很多的推论，小到推测水星的运行轨道、在发生日全食时星星的位置，大到可以推演太阳的过去与未来、甚至宇宙的过去与未来。
另外，在医院的放射治疗部，多数设有一台粒子加速器，产生高能粒子来制造同位素，作为治疗或造影之用。氟代脱氧葡萄糖的合成便是一个经典的例子。由于粒子运动的速度相当接近光速，故粒子加速器的设计和使用必须考虑相对论效应。过渡金属如铂的内层电子，运行速度极快，因此在设计或研究新型的催化剂时，就需要考虑相对论对电子轨态能级的影响。
【责任编辑】林 京
