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时间和空间字眼传达出不止一种意义，空间是一个空虚的真无，或者它是如此如此的许多英寸、英亩[3]和品脱。时间是一道永不停息的河流，或者它是无线电传送给我们的某些东西。模糊概念对物理学家毫无用处，他却又常常用这些概念，殊为可惜！但他不能真正利用它们，因此他一说到空间时，往往是他心目中的英寸或品脱。就这个观点而言，我们的空间和星云物理学家的空间是不同的——如同计算英寸和品脱上的不同。为了避免可能的误解，或许说我们有不同的空间体系——不同的体系我指的是物体的位置，要好得多。然而，不要把空间体系当成有意人为的某种东西。在我们最初感觉到空间时，空间体系就进入了我们的心里。来考察一个例子，当菲茨杰拉德收缩达到一半时的极端的情形。如果一个人把一个2英寸的长方形看作正方形，很显然，空间一定以某种与我们所理解的完全不同的方式开启了他的智慧之门。
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一个观察者所使用的空间体系仅依赖于他的运动，对具有相同速度（即相对速度为零）的不同星球上的观察者，关于宇宙中物体的位置是一致的，但对具有不同速度的星球上的观察者，则有位置不同的体系。你们可能要问，如何确信这些想象的人类解释他们的观察的方法？如果这种反驳是强迫性的话，我本人就不再申辩了。但是那些不喜欢我所想象出的人，必须面对与这种争论有关数学符号的问题。我们的目的，是以便于理解的形式来表述一些结果，这些结果既有地面试验，也有关于运动对电学、光学及测量现象影响的计算结果。在这个主题上已开展了大量仔细的研究，所以科学已达到了阐明以高速运动的仪器测量所得结果的高度，不管是工业仪器抑或例如人类的视网膜。只在一个方面，我把星云观察者不单单看作一件记录仪器。我假定他也具有人性的共同缺陷，即，他想当然地认为上帝创造宇宙时，首先把他的星球放在心里。因此他（恐怕我的读者也是一样），不愿意严肃地考虑那些被误导的、以相对于他的教区1000英里/秒的速度移动的人，有关位置的观点。
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一个非常谦逊的观察者，可能采用他自己星球以外的其他星球作为静止的标准，于是，由于他自身相对于静止系的运动，他就不得不对他所有的测量进行菲茨杰拉德收缩修正。而修正过的测量结果将属于标准星球的空间体系，原来的测量结果则属于他自己星球的空间体系。他被逼迫得更是进退两难了，因为没有什么能够引导他选择作为静止标准的星球。如果他一旦舍弃了他自己的体系是唯一一个正确的体系这个朴素的假设，那么一个疑问随之而来：无数其他的体系中哪一个是正确的呢？没有答复，而且在我们所知的范围内，要给出解答是完全不可能的。同时，他的一切实验测定，由于所要采用的修正依赖于这个答复，也都悬而未决，恐怕我们谦逊的观察者宁愿被那些不太谦让的同行落在后面。
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我们所遇到的难题，并不是在我们的物理体系中所采用的位置体系里发现了任何必然的错误，并不会导致实验的矛盾。唯一可说是“错误”的东西，在于它并非独一无二。如果我们发现我们的体系不能令人满意，而其他的体系更好，那还是不能引起思想的巨大革命。但发现我们的体系只是众多体系之一，而所有的体系都同样令人满意，这将引起关于位置体系意义解释的巨大变化。
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物理世界的本质 常识的诘难
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在未深入之前，我必须答复以常识的名义诘难的批评者。空间——他的空间，于他而言是非常生动的：“这个物体显然是在这里，而那个物体就在那里——我知道这一点。无论关于测量木棒收缩的科学暧昧主义如何强大，我也绝不动摇。”
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我们一些关于空间的位置的预想观念，是从祖先类人猿传下来的，它们深深地植根于我们的思维方式之中，因此要公正地批评它们极为困难，也要认识到它们立足的基础并不很稳固。我们通常假定，围绕着我们的每一个物体在空间都有一个确定的位置，而那位置我又能正确地感知，我所研究的物体实际上是存在于我“感知”它们在那里的那个位置；如果一个（在其他星球上的）观察者以测量尺等仔细探查我的屋子，而得出物体的位置不同，他不过是重复一句科学的矛盾而已，但不足以动摇任何具备常识的人所明白的位置的真正事实，这种态度轻慢地驳斥了“我如何感知位置”的疑问。假使位置是由非常周密的科学测量确定的，那么我们早已准备好指出那些仪器在各种场合都被错误使用了；但如果有关位置的知识是不那么周密地获得的，假使它是不请自来地进入我们的脑子里，那么很显然，它是真实的；而要怀疑它，恰恰是公然违背常识！我们有一种印象（虽然我们不愿意承认），即心灵伸出一个触角到空间中去直接确定每一个熟悉物体的位置。那是无稽之谈：我们关于位置的常识的知识不是由此得来的。严格说来，这是感觉知识，而非常识知识。它部分来自于触觉和移动，比如手臂够得着的或者在几步开外。在这种方法和运用测量尺的科学测量法之间是否存在任何根本的差异（除了方法的粗糙不同以外）？它部分得自于视觉——采用经纬仪的科学测量法是一个粗疏的选择。我们关于事物的普通知识，并不是一个绝对权威的神奇启示，而是由与科学测量同样的观察中导出的，只不过比那些科学测量粗糙一些。在其精度范围内，我直觉“感知”的物体位置的体系，与我科学位置的体系或者空间体系是同样的。
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当我们使用一架精密制造的望远镜片和感光板代替我们眼睛的晶状体和视网膜时，就增加了观察的精度而没有改变我们空间探测方法的特点。通过精密度增加，我们能够“感知”类人猿祖先在创设并传给我们的常识观念时所不知道的空间的一些特性。只要他的运动不发生重大变化（每秒几英里的速度不会产生观察到的差异），他的位置体系就会协调工作。但是一个大的变化包括一个不同位置体系的转变，这个体系虽然与原来的体系难以协调，但其自身确是很协调的。既然有如此众多的位置体系或者空间体系，我们无须再假设它们每一个都指示出“事物恰在所在的地方”。位置不是心中超自然启示的某种东西，它是调节物体的某种视觉和触觉性质或关系的常规总结。
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这是否表明空间里的“正确”位置不如其在牛顿派学者的事物体系中显得那样重要和根本呢？不同的观察者见仁见智，只要不会导致不良后果即可。
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假定位置——我不愿说，完全是一个神话，也并非其在古典物理学里显示得那么确定，牛顿学派的位置观念里既有真理也有糟粕。而我们的观察者所争执的不在真理而是糟粕，这就可以解释许多事情，例如，可以解释为何自然界所有的力似乎合谋防止我们去发现任何物体的确切位置（在“正确”的空间体系里的位置）。自然，如果物体并不存在的话，则这些力也是不能揭示它的。
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物理世界的本质 小结
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在下一章还将继续这种思想，同时让我们回头看一眼将我们引到目前境地的论争吧。论争始于我们极其相信的测量尺的失败，这一失败使我们能够从强力的实验证据推断得到或者更简单地承认物质电场理论的必然结果。这种不可预知的行为是所有物质的固有属性，甚至也为光学和电学测量器具所共享，因此它并不会被应用通常的测量方法时的任何差异所泄露。当我们改变测量仪器的标准运动，亦即我们把陆地上的观察者所测量的长度和距离与由以不同速度运动的星球上的观察者所测量的长度和距离相比较时，将表现出差异，我们暂且把包含这种差异的测量长度称为“虚假长度”。
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按照牛顿学派的体系，长度是确定的和独一无二的，而每一个观察者都应当对他的虚假长度加以（依赖于自身运动的）修正，还原得到独一无二的牛顿体系长度。但对于这点有多方面的反驳，还原到牛顿体系长度的修正是不确定的。我们知道，把我们自己的虚假长度还原为一个以任何其他规定运动的观察者所测量的长度所必需的修正，但并没有标准来断定哪一种系统是在牛顿体系中应用的。此外，现今的物理学全部都是修筑在陆地观察者未加以修正而测量的长度，因此那些判断表面上是指牛顿体系长度，但被证明，实为虚假长度。
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就导致古典物理学的全部建筑坍塌而言，菲茨杰拉德收缩好像是一件很小的事，但确实是少数几件对于我们科学知识的实验贡献。而如果我们的长度测量方法根本上不可靠的话，这些科学知识将不会得到验证。我们现在发现，难以确保那些测量方法不存在系统错误，更糟糕的是，我们并不知道这些错误是否发生，我们有充分的理由假定那是不可能知道的。
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[1]1英里=1609.344米——译者注。
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[2]1英寸=0.0254米——译者注。
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[3]1英亩=4046.85642平方米=6.06亩——译者注。
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物理世界的本质 第二章 相对论
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爱因斯坦的原理
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