相对论有绝对的东西吗？

汪雨甘捍

研究人员在美国宇航局艾姆斯研究中心的哥伦比亚超级计算机上处理爱因斯坦的广义相对论，以创建合并黑洞的三维模拟。鸣谢:美国宇航局亨策

（）据今日宇宙（保罗·m·萨特）：相对论既简单又优雅，但也极其不直观。没有必要在这里讨论这个理论的全部内容和荣耀，但是爱因斯坦的工作中有一个特点占据了中心位置，并最终导致他完全重塑了牛顿的引力，改变了我们对宇宙结构的概念。

这个独特的特征就在名字里:相对。爱因斯坦发现我们曾经认为不可改变的东西不过是。但是要理解爱因斯坦是如何改写牛顿的见解的，我们首先得把时间倒回去一点，理解牛顿的见解。

一旦牛顿偶然想到重力的概念，一种从所有物体发出并连接所有物体的力，他需要一个宇宙来使他的力具有普遍性。当太阳伸出它的引力之手，指示所有的行星，甚至强大的木星，下一步向哪里移动时，这些行星需要知道它们相对于太阳的位置。当我从树上摘下一个苹果并让它落下时，苹果需要知道它离地球有多远，这样它才能有合适的加速度。

宇宙中的一切都需要知道其他一切都在哪里，这样引力才能以适当的力发挥作用。因此，牛顿把宇宙想象成一个巨大的固定网格，一系列的宇宙规则和主时钟，以及一个绝对的参照系，所有其他的测量都可以从这个参照系中进行。(这不是要从字面上理解，我应该提一下。没有巨大的时钟漂浮在宇宙的虚空中，随着绝对的时间滴答作响，也没有标记的规则网格在宇宙中纵横交错。这是一个数学框架，提供了计算重力的机制，但是在牛顿的工作中，对这个框架的需求是最重要的。)

所以在牛顿的引力观点中，每一个引力相互作用都必须在那个普遍的，固定的，绝对的参照系中进行计算。我们宇宙中的实体必须知道它们相对于这个固定框架的位置，这样重力才能在适当的时间和适当的地方成为正确的力量。

但是詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在电磁学方面的工作与这个通用的参考框架背道而驰(尽管麦克斯韦当时并没有意识到)。麦克斯韦自己的天才数学说，光速就是光速，永远永远。无论你移动的速度有多快，或者你移动的方向是什么，无论光线是靠近你还是远离你，都没有关系。光以光速移动。

如果像牛顿建议的那样，存在某种宇宙参照系、某种主时钟和绝对标尺，那么光速应该仅仅是相对于绝对参照系的速度，因为绝对参照系是衡量所有运动的基准。所以绝对框架的存在应该允许你跨过一束光，看到它被固定和冻结在某个地方。

在这场统一巨人的巨大战役中，谁应该获胜，麦克斯韦还是牛顿？宇宙是否有一个固定的参照系让我们判断所有的运动，或者有些东西，如光速，是不可改变的和不变的，对我们的观点漠不关心？

爱因斯坦选择了麦克斯韦，爱因斯坦是对的。没有通用的参照系，没有主时钟，也没有绝对的尺子。除了每个观察者的相对视点，没有办法判断运动。换句话说，这就是相对论中的相对性:一切运动都是相对的。如果爱因斯坦骑着自行车从我身边经过，我只能说，他正从我的角度出发。从他的角度来看，他可以理直气壮地宣称他是静止的，而我是在运动的。

在抛弃绝对时间和空间的概念时，爱因斯坦的努力确实有所收获。不是所有的事情都是相对的；宇宙中有一些常数。即物理定律。所有的观察者，伟大的和所有的，缓慢的和快速的，尖锐的和没有方向的，所有的观察者都同意物理定律的共性。恰当的例子是麦克斯韦方程。他们说光速是一个常数。结束了。事实就是这样:宇宙中的每一个观察者，不管他们的位置、速度或加速度如何，都将永远看到相同的光速。