8、時空的相對性與絕對性原理

2024年3月11日發(作者：春節新鮮事)

8、時空的相對性與絕對性原理

問題導引：牛頓的絕對時間和空間與愛因斯坦的相對時間和空間之間存在什么關系？

以太觀念并沒有死掉，它不過是一個還未發現有什么用處的觀念，只要基本問題仍未

得到解決，必須記住這里還有一種可能性。─狄拉克

在時間觀念上，作為現代物理學兩大支柱的相對論和量子力學一直存在著抵觸。量子

力學在絕對意義上使用時間的概念，而相對論認為這是不允許的。正如狄拉克所說：“這里

我們就碰到了巨大困難的開頭。……這個抵觸是最近四十年來物理學的主要問題。” 【3】

按照Einstein的想法，不能說相對論提供了詳盡的世界圖景，它只是提供了這幅圖景所應

當服從的某些要求，而且沒有指明空間與時間的本質及區別。因此相對論本身并不是一個

理論，而是對物理學理論的一個要求，空間與時間應當是絕對性與相對性的統一。

相對空間、相對時間、相對space-time是絕對空間、絕對時間、絕對space-time的

表現形式【1】。絕對space-time由相對space-time組成，無窮個相對space-time組成

絕對space-time，在研究兩個物體的相互作用時，可以把第三個物體激發的相對

space-time作為絕對space-time（此時絕對空間并不均勻，絕對時間流速也不均勻）。這

一點類似于地理學中的高度都是相對的，但是若以海平面為基準，則可以成為絕對高度。

地方時是相對的，但是倘若規定一個標準，則可以認為是絕對的，例如中國的北京時間。

根據這一觀點可知廣義相對論的正確，例如不是物質存在于空間、時間中，而是物質

具有空間和時間的廣延性，當一個物體消失時，它所激發的相對space-time消失，但是

絕對space-time依然存在。因此絕對時空有宇宙中所有的場——相對時空組成，真空是

絕對space-time，Newton的絕對space-time觀有其正確性的一面，因此Einstein認為

場論未能成功地提供整個物理學的基礎。Einstein的相對space-time觀與Newton 的絕

對space-time觀分別看到了問題的一個方面，有一定的局限性，因此應正確理解

space-time的絕對性與相對性的辯證關系。廣義相對論中的以太其實就是絕對時空，一個

物體在宇宙中其它物體激發的相對時空的總和——絕對時空中總是沿著短程線在運動。

在宇宙的展現過程中，相對空間與絕對空間各司其職，兩者對事物的作用以絕對空間

為主，以相對空間為輔，尤其在低速世界中是這樣。因為物質對space-time結構的影響

極其微弱，只有在具有大引力質量的天體的周圍才能找到。彎曲space-time中的

space-time流形坐標的意義，是長期困擾相對論理論的最基本的問題之一。如果區分兩類

space-time坐標，一類不能與直接測量相聯系，純屬數學描述引入的space-time坐標，

另一類能與直接測量相聯系的space-time坐標。【2】筆者認為前者應當是絕對space-time

坐標，后者應當為相對space-time坐標。

一般認為：相對論時空觀已經否定了絕對時空觀。其實，它們是二種不同性質的時空

觀，具有一定的互補性：前者彌補了后者在定量上的不足；而只有在后者的基礎上才能說

明前者的物理機制。絕對時空觀認為，時間和長度的標準都是不變的，可以用一個標準，

去統一地衡量整個世界，這為時空關系的相互比對提供了一個統一的平臺。不過，在現實

中，總是用實物工具，如時鐘、尺、某種波長的光等，來衡量時間和長度，而這些實物工

具都會隨著環境（溫度、速度、引力勢等等）的不同而變化，不存在絕對不變的衡量時間

和長度的工具。因此，在絕對時空觀與測量數據之間總會存在著一定的差異，它是由現實

的時空標準的可變性造成的。目前，最精確的時間和長度的標準是根據光來定義的，在這

里，認定光速不變，這與相對論一致。可見相對論是一種以光作為時空測量工具的定量理

論，它認為時空本身是會變化的。但是，站在絕對時空觀的立場上來看，這種變化不是時

空本身的變化，而只是衡量工具，即現實的時空標準的變化——狹義相對論反映了時空標

準隨運動速度的變化；廣義相對論反映了時空標準隨引力勢的變化。因此，情況看來是這