爱因斯坦创立的广义相对论是20世纪物理学最伟大的成就之一。20世纪20年代宇宙膨胀,特别是1960年代类星体、脉冲星、微波背景辐射的发现,促成了以其为基础的相对论天体物理学和现代宇宙学的诞生与快速成长。
最早参与并毕生关注这一进程的中国科学家当推周培源教授(1902~1993年)。他于1930年代曾赴普林斯顿参加爱因斯坦主持的广义相对论讨论班,并就弗里德曼方程精确解及坐标的物理意义发表了若干有见地的论文。1960年代中期,他与朱家珍、蔡树棠合作翻译出版了苏联物理学家福克所著的《时间、空间和引力的理论》(科学出版社,1965年)。可惜,紧接着而来的十年“文化大革命”使其借他山之石以攻玉的苦心付之东流。“文化大革命”期间,爱因斯坦和相对论被当作“最大的资产阶级反动学术权威”横遭批判。面对“无产阶级司令部”和“革命造反派”的压力,周先生无所畏惧地挺身而出,宣称:狭义相对论经大量实验证明,打不倒;广义相对论学术界有争议,应继续研究。对自己坚守的这一观点,他是说到做到,身体力行。
1972年,斯蒂芬·温伯格的《引力论和宇宙论——广义相对论的原理和应用》(S.Weinberg, Gravitation and Cosmology,PrinciplesandApplicationsofTheGeneralTheoryofRelativity,JohnWiley,1972)问世。周培源先生在其后不久出席一次国际学术会议时得到作者赠书。温伯格的赠书使周先生耳目一新,使他觉得两人对广义相对论的理解若有所同。正好又知道当时中国科学院物理研究所十三室笔者所在的一个小组正在研习引力理论,于是把我们请到北京大学燕南园家中,亲自把温伯格的原著交给我们,鼓励我们一边学习,一边把它译为中文在国内出版,让更多人分享。在周培源先生的热情建议与大力支持下,该书的中文版《引力论和宇宙论》(科学出版社,1980年)问世,参加翻译者包括张历宁、陈建生、陈明远、邹振隆、李根道、郭汉英和黄硼。
温伯格是美国著名物理学家,据作者自述,他写《引力论和宇宙论》有两个目的。一个实际的目的是汇集和评价最近十来年由实验物理学及光学、射电、雷达、X射线和红外天文学新技术提供的丰富数据……描绘出一幅广义相对论和观测宇宙学的实验验证的广泛图景,以帮助读者和他自己能够在新数据出现时理解它们。另一个目的是,在研习和教授广义相对论的过程中,他感到过分强调几何观点会在引力理论和物理学其他理论之间造成人为的隔阂,为此另辟蹊径,力图以实验导出的引力与惯性等效的原理作为讨论广义相对论的基础,而把几何概念推迟到必须引入它们的时候。该书出版后40年来的历史证明,作者的确达到了自己设定的目标:深刻地阐释了广义相对论和粒子物理学之间的内在联系,大大促进了这两个领域科学家之间的理解与交流。该书作为该领域最有影响的、长盛不衰的教材之一,对世界相对论天体物理学和宇宙学40年来的蓬勃发展功不可没。
《引力论和宇宙论》出版之时,正值温伯格荣获诺贝尔物理学奖后不足半年,这也算是中国同行对他获奖(尽管在不同领域)的稍稍迟到的祝贺吧。中译本的出版受到国内高校和科研单位广大读者的欢迎,初印7450册很快售罄,1984年又(塑封)重印一次(印数7451~10750)。但由于版权问题,该书脱销多年未能重印,实在令人遗憾。
1979年,中国物理学会引力与相对论天体物理分会成立;1982年,第三届马塞尔·格罗斯曼国际广义相对论会议在上海举办;1986年,国际天文学联合会第124次“观测宇宙学”会议在北京召开。以这些事件为标志,引力论和宇宙学研究作为一门学科在中国开始蓬勃发展。周培源先生是这一过程的见证者、推动者和直接参与者,他坚守科学的精神值得我们永远铭记。 (邹振隆)