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近代科学的先驱者之一，意大利物理学家伽利略（Galileo Galilei）在名著《关于两大世界体系的对话》（Dialogue concerning the Two Chief World Systems）中对这一问题作了精彩的分析。伽利略注意到，地球运动的观念初看起来有违经验，其实却不然。相反，我们的经验表明，在一间封闭的船舱里，哪怕船在运动，只要运动得足够均匀，我们就无法发现它与处于静止时的任何区别。如果我们扔一块石头，往船头和船尾可以扔得一样远；如果我们观察一只小鸟的飞翔，它往哪个方向飞也都一样轻松。
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我们现在知道，伽利略所注意到并归纳出的这一结果——即在所有匀速运动的参照系中，自然现象由相同的规律所支配——是一条非常重要的物理学原理：相对性原理（principle of relativity）。不过在伽利略之后两百多年的时间里，物理学的发展虽然迅速，相对性原理却不曾有机会展示它的真正威力。
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但是到了19世纪末，情况有了变化。那时候，物理学家们遇到了一个恼人的问题，那就是当时最成熟的两类物理学规律——力学和电磁学规律——似乎不能同时满足相对性原理。或者换句话说，如果力学规律满足相对性原理，那么电磁学规律就不满足相对性原理，反过来也一样。这个“鱼和熊掌”的局面令人深感为难，考虑到力学规律满足相对性原理是自伽利略以来就被牢固确立的事情，物理学家们大都决定舍电磁学而取力学。但问题是：舍电磁学意味着电磁学规律不满足相对性原理，从而也就意味着我们能通过在伽利略船舱里做某些电磁学实验，来分辨轮船的运动。
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情况果真如此吗？
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还别说，物理学家们真的做了那样的实验，他们选择了一条很特殊的大船：地球。毫无疑问，这是一条运动的大船，这一点在19世纪末已是凡地球人都知道的常识了。物理学家们所做的实验是什么呢？是一个测定电磁波速度的实验。如果电磁学规律不满足相对性原理，那么电磁波沿不同方向的传播速度就会不一样——除非地球恰好是静止的。实验的结果是什么呢？让人大跌眼镜，地球竟然真的是静止的！这下麻烦大了，难道兜了几个世纪的大圈子，我们又要重回地心说的年代？
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幸运的是，这时有位名叫爱因斯坦（Albert Einstein）的专利局职员及时作出了一个相反的选择：舍力学而取电磁学。这样一来，所有证明地球静止的电磁学实验就都不再有效，比方说测定电磁波速度的实验就会像在伽利略船舱中扔石头一样的无效。而我们——谢天谢地——也就不必重回地心说的年代了。但问题是：既然舍了力学，那力学规律该怎么办？爱因斯坦的回答很简单，那就是“削足适履”。既然力学规律这只脚放不进与电磁学规律相一致的相对性原理那只鞋，那就修改力学规律。
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修改力学规律的结果是导致了一些很新奇的结果，比方说物体的质量原本被认为是常数，修改之后却变成与相对运动有关的了。爱因斯坦的这一回答实际上是把相对性原理提升为了一条比像力学、电磁学那样具体领域的物理理论都更基本的原理，由此建立的理论就是所谓的相对论（theory of relativity）。相对论在更广阔的背景下再次确立了伽利略的观察，即在伽利略船舱中所做的任何实验或观测，都不可能分辨轮船的运动。
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在此后一个多世纪的时间里，得到无数实验验证的相对论成为了现代物理学最坚实的基石之一。我们描述基本粒子的理论被称为相对论量子场论（relativistic quantum field theory），我们描述宇宙的理论被称为广义相对论（general theory of relativity）[3]，我们描述日常现象的力学、电磁学等也全都满足相对论的要求。而当年的专利局职员则成为了有史以来最伟大的科学家之一。
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一切似已尘埃落定。
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但是，物理学家们注定是一群不安分守己的人，新的探索无论对于他们的好奇心还是职业都是必不可少的。相对论无疑是一座巍峨的高山，但物理学家们仍然要问：山的那边还有没有风景？
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因为星星在那里：科学殿堂的砖与瓦 二、破坏相对论的思路与后果
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物理学家们之所以要这样问，当然也有具体的原因。比方说我们前面提到的两个理论——描述基本粒子的相对论量子场论与描述宇宙的广义相对论——虽然各自都很成功，却迄今无法和睦共处。更糟糕的是，作为物理理论，它们又不可能做到井水不犯河水。因为在有些场合——比如在大质量、高密度的天体附近——哪怕是基本粒子之间的相互作用，也必须考虑引力的影响；又比如在宇宙大爆炸的初期，整个宇宙都处在微观尺度上，哪怕是最宏观的性质，也不能忽略量子效应。因此，相对论量子场论与广义相对论必须以某种方式融合到一起，这种融合是现代物理学所面临的最棘手的课题之一。
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有意思的是，试图将这两个同时满足相对论要求的理论融合到一起的努力，却为破坏相对论的可能性开启了思路。
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其中有一种努力的途径是认为问题的根源在于时空貌似光滑，其实却不然。当我们探索到只有原子核的一万亿亿分之一（10-20）的尺度——被称为普朗克尺度——上时，时空也许会显示出像网格一样的结构。这就好比一片丝绸，远远看去很光滑，拿到放大镜下，却可以看到密密层层的网格结构。如果时空真的有那样的网格结构，那么伽利略船舱中的人只要有足够厉害的“放大镜”，就有可能通过观测时空的网格结构，来判断轮船是否在运动，从而破坏相对论的要求。
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另一种努力的途径则是认为，时空中有可能存在一种被称为“背景场”的东西。这种东西不是由物质产生的，却能对物质施加影响（用物理学家们的术语来说，这是一种非动力学场），而且这种影响在不同位置、不同时刻，甚至对不同观测者都有可能是不一样的。如果说时空网格像一片丝绸，那么这种背景场就像一种流体——比如水。在水中，即便我们无法像观察丝绸网格那样观察水分子，也依然可以判断物体的运动，因为我们可以观察水对物体的阻力。如果时空中真的存在那样的背景场，那么伽利略船舱中的人就可以通过观察它对普通物体的作用来判断轮船是否在运动，这同样破坏相对论的要求。
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上面这些思路并非单纯的幻想，而是多少有一些物理上的缘由，甚至是某些理论模型的推论。比如时空的网格结构与一种被称为“圈量子引力”（loop quantum gravity）的理论不无渊源，而背景场的思路则可以从所谓的“超弦理论”（superstring theory）中获得某种支持[4]。
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破坏相对论这个潘多拉盒子一经打开，其他可能性也就应运而生了。比如有一种思路是这样的：将现实世界的物质全都扔掉，直接对相对论的数学结构开刀，由此可以得到一种被称为“双重狭义相对论”（doubly special relativity，DSR）的理论。这是一种很大胆的思路，可惜的是，迄今还没人知道如何将被扔掉的物质重新放回到理论中去，因此这种思路的物理意义起码在目前还是成问题的[5]。不过在一个连相对论都被怀疑的研究方向上，谁又敢说这种思路一定就没有可能呢？历史上纯粹源自数学考虑，却最终获得物理意义的例子毕竟还是有的，因此这样的思路也有一些人在研究。
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看来破坏相对论的思路不仅有，而且还不止一条。
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既然如此，那就让我们姑且假定相对论果真被破坏了。接下来的一个很重要的问题是：这种破坏会有什么后果？对这个问题的具体答案显然跟破坏相对论的具体方式有关，不过，由于破坏相对论的思路大都与时空的结构有关，而时空是引力的源泉，因此我们可以预期，破坏相对论的后果之一，就是使引力发生变化。
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比方说，如果破坏相对论的肇事者是背景场，就有可能对引力产生影响。我们在前面提到过，背景场能对物质施加影响，这种影响的可能的体现方式之一就是对引力的修正。而且这种修正在不同位置、不同时刻可以是不同的——或者用一些科普报道所用的比喻来说，是苹果在不同季节的掉落快慢有可能是不同的。
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除了苹果的掉落快慢有可能不同这样的“家常”后果外，破坏相对论还可能造成一些更严重的后果。比方说，相对论中有一条很基本的原理，叫做光速不变原理[6]，它表明光速是一个普适的极限速度。在很多破坏相对论的理论中，这条原理不再成立，不同的粒子可以有不同的极限速度。初看起来，这似乎没什么大不了，但是有科学家研究后发现，利用这一结果可以在黑洞附近让热量自发地从低温物体传向高温物体[7]。这是一个令人吃惊的结果，因为在自然界中，热量的自发传输一向是从高温物体传向低温物体，而不能相反。这是一条很重要的物理学原理，叫做热力学第二定律，违反这一原理的物理过程被称为第二类永动机，它与违反能量守恒定律的第一类永动机一样，被认为是不可能实现的。
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因此，破坏相对论的后果很可能是牵一发动全身的，它所引发多米诺骨牌效应，很可能导致其他一些很重要的物理学原理也被破坏。这其实是可以预期的，因为物理学是一个整体，它的各个分支之间有着千丝万缕的关联，它的基础并不是一系列孤立假设的集合，我们很难在破坏像相对论那样的重要部分时不影响到其他部分。
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