《重读相对论》5.7 相对论引发的问题

5.7 相对论的问题

几乎每个伟大的科学理论的诞生都会对人类的传统认知产生颠覆性的影响，然而，相对论带来的影响不仅超出了大众的理解范围，甚至超出了绝大多数科技工作者的理解能力。也许你会认为，当爱因斯坦的论文发表后，应该会立刻招致无数非议吧？恰恰相反，在相当长的时间内，学术界对此不置可否。除了普朗克对此大为赞赏之外，大多数科学家既没有承认它的勇气，又没有反驳它的证据，于是只好以沉默对抗。

直到1919年，爱丁顿通过对日全食下的星光观测实验证明了广义相对论的预言以后，爱因斯坦才在媒体的推动下走进了大众视野。即便如此，当时的媒体还在对外戏称：“世界上只有两个半人懂得相对论”。如果只是普通科学家不理解它也就罢了，反对绝对时空观的马赫不支持他，提出同时性原理的庞加莱不支持他，甚至提出洛伦兹变换的洛伦兹也不支持他，与当时的这几位科学巨匠相比，后世批判相对论的所有人全都可以忽略不计。

现在，请你掩卷沉思：相对论为何正确？是因为它被实验结果证实了吗？不对！洛伦兹也见过大量实验结果，他都不认为这些结果证明了相对论，我们又有什么资格对此做出判决。是因为它解决了我们生产生活中的问题吗？不对！狭义相对论的数学表达是洛伦兹变换，我们在生产生活中大量用到的也是洛伦兹变换！是洛伦兹变换解决了大量实际问题。是因为相对性原理否定了绝对时空观吗？不对！马赫和庞加莱早就否定了绝对时空观，而且庞加莱更早就完整地提出了相对性原理。那么，是因为那个著名的质能方程吗？也不对！虽然质能方程是爱因斯坦首先发现的，但庞加莱也同样独立得到了这一结果，而他却不是基于光速不变原理得出的。也就是说，即使没有狭义相对论，

照样成立！而且我必须要提醒你，请一定不要被高深的数学公式打倒，一套数学公式，本就同时存在N种完全不同的物理解释，基于数学推理得到的只能是纯粹的数学结论。那么，相对论的意义何在？现在，是时候必须面对这样一些问题了：

1. 相对论的“尺短钟慢”效应究竟是一种“现象”，还是一种物理“事实”？

2. 除相对性原理之外，相对论的一系列附加假设都是正确的吗？

3. 速度的含义就是运动物体在单位时间内通过的空间距离，可是为什么时间和空间两者都发生了变化，偏偏只有光速会保持不变呢？

4. 如果光速恒定只是一个假设，绝对时空和以太理论也只是一个假设，我们为什么选择前者而放弃后者？

5. 即使我们承认相对性原理，接受一切都是相对运动的这一结论，那么，为什么单单只有光速不是相对的，而是绝对不变的？

6. 既然狭义相对论要颠覆牛顿力学，为什么要保留惯性定律和动量守恒定律呢？

7. 狭义相对论有没有更深层的逻辑基础？

……

早在古希腊时期，数学就已经超越了哲学的步伐，随后在人类在探索自然的过程中，数学一直引领着我们进行科学发现。同时，为了精确的表达数理逻辑，更加抽象的符号语言出现了，无论是数学定理还是科学规律，都可以通过简单明确的符号表示。于是，数学语言、符号语言逐渐代替了自然语言，成为一切科技学术交流的标准语言。

而今，几乎所有的科学家都普遍认为，物理学也已超越了哲学的脚步，成为人类认识世界、改造世界的基础。的确，如今的哲学不再是人类探索未知世界的基础，通过自然语言或哲学语言完美地表达一个科学规律几乎是不可能完成的任务。然而哲学早已融入了每个人的血液之中，成为我们理解世间万象的基础。就像每个人的潜意识一样，哲学在潜移默化之中影响着我们看待世界的基本角度，影响着我们分析问题的基本方法。要理解数学定理的现实意义，就必须要给每个数学符号确切的物理含义；要理解科学定律的始末缘由，也必须对每个物理概念做出哲学解释。

从这个意义上讲，一个人不理解相对论并非源于数学符号，而是源于哲学基础。因此，为了全面透彻地理解狭义相对论，我们必须继续追问，相对论的哲学基础！