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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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在第一章提到的最谦逊的观察者，碰到了要在许多空间体系中选择问题而没有任何的指导。在确定包括观察者自身的世界物体的意义方面，它们是不同的。但在另外一点上，即它们在这个空间中构成的世界，与另外一个空间内构成的世界，精确地依据同样的法则运行，它们又是没有区别的。由于身处一个特殊的星球上的偶然缘故，我们的观察者因此就轻率地采用了许多体系中的一个。但是他知道，并没有根据就坚持确信它就是必然正确的体系，那么，哪个是正确的体系呢？
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对此，爱因斯坦给出一个建议：“你们正在寻找你们所谓正确的空间体系，但它的正确性到底在什么方面呢？”
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你们手持一根标签，站在完全相似的一堆包裹前面，你有些困扰，因为没有什么能帮助你决定把标签贴到哪一个包裹上去。观察一下标签，看看上面写的什么，什么也没写。
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要用于空间体系“正确”的东西，是一个空白标签，它暗含着区别正确体系和错误体系的某种东西。但当我们一诘问区别的性质是什么时，得到的唯一答复是“正确性”，这并未搞清其意义，或者也并未使我们相信其有意义。
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我准备承认，尽管空间体系目前互相类似，但在将来能变得不会完全没有差别（我想那样的事未必就有，但我也不能排除）。未来的物理学家或许发现，比如属于阿克丘鲁斯[1]的空间体系是独一无二的，有关它的一些性质在科学上仍然一无所知。因此毫无疑问，我们那位手持标签的朋友会急急忙忙地把标签贴到大角星上去，“我是这样告诉你的。当我谈及一个正确的空间体系时，我知道我意指某种东西”。但是，对于我们的后人寻找一个富于意义的空间体系万一的机会群起发声，这看来不是有益的举动。对于那些耽于正确的空间体系的人，我们引用织布者波汤姆的话来答复：
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“谁愿把他的智慧用在如此愚蠢的一只鸟呢？虽然它布谷布谷地叫着，然而谁又会责怪这只小鸟的谎言呢？”[2]
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因此，爱因斯坦学说的地位就在于有关独一无二的正确的空间体系的问题不存在。地球上的观察者有一个相对的空间体系，星云上的观察者有另外的相对体系，其他的星球又有其他的相对体系。空间体系是相对的，距离、长度、体积——所有属于空间体系的空间的计算量，都是相对的。一个在这个星球上的观察者所测量的距离，与在另一星球上的一个观察者所测量的距离都同样是对的，我们不必期望它们一致。一个距离相对于一个空间体系，另一个距离相对于另一个空间体系，不与特定空间体系对应的绝对距离是毫无意义的。
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要注意的是，其他的物理量也与空间体系相关，因此它们也是相对的。你们可能看到过表示物理量“尺度”的一张表，物理量都是如何与长度、时间和体积的计算相关联的。如果你们改变了长度的计算，其他物理量的计算也随之改变。
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考察地球上静止着的一个带电体，由于电荷静止，所以它产生电场，而不产生磁场。但在星云上的物理学家看来，它是以每秒钟运动1000英里的一个带电体。一个运动的电荷产生一个电流，根据电磁学的定律，电流产生磁场。相同的物体如何既产生又不产生磁场？在古典物理学里不得不把这些结果解释成一个幻影（要那样做，是没有困难的，困难的是没有办法表示两个结果中的哪一个是幻影）。在相对论上两个结果都接受，磁场是相对的，相对于地球空间体系是没有磁场，相对于星云空间体系磁场是存在的。星云物理学家确实用他的仪器测得了磁场，而我们的仪器却显示不出磁场，那是由于他使用在他的星球上静止了的仪器，而我们使用的是在我们的星球上静止了的仪器。或者至少，我们都要根据我们各自空间体系内静止的仪器示数来修正我们的观测。
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那么究竟是否存在磁场？这是一个与先前正方形和长方形问题相似的问题。相对于这个星球有一个磁场的定义，对于其他的星球也有磁场的定义，但不存在绝对的定义。
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要说所有的物理量都是相对空间体系的也不完全正确，我们能够通过用乘法、除法等构造新的物理量，我们把质量和速度相乘就得到动量，以时间除能量就得到功率。按照这种方法，我们能够为我们自己构造不变物理量，也即无论在何种空间体系中，都能得到同样的测定结果。这些不变量中的一个或两个在相对论出现以前的物理学里面已经得到了，即众所周知的“作用”和“熵”。相对论物理学特别关注不变量，并发现和命名了几个不变量。一个常见的错误是，假定爱因斯坦的相对论确定所有事物都是相对的，实际上它是这样说的：“世界上有绝对的事物，不过你必须得深切地去考察它们。首先引起我们注意的事物，绝大部分都是相对的。”
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再说说相对量与绝对量。
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我尝试把相对量和绝对量的区别弄清楚。（整）数是绝对的，它是计算的结果，计算就是一种绝对的操作。假如两个人计算这屋子里的人数而得到不同的结果，那么两人中必有一个是错误的。
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