如何理解相對論中的時空觀？

通俗點是這樣的。時間，空間是緊密相連的。物體速度越大，時間越慢。比如你坐告訴飛船，在宇宙飛行。你的時間，比地球上慢。你過了一年，可能地球上已經過了10年了。這是時間觀。空間是可以彎曲的，主要取決於質量。物體質量越大，那麼附近的空間彎曲就會越明顯。這就是簡單的相對論中的時空觀。

但相對論從創立到現在，經受住了很多實驗考證。但也存在諸多疑點。且不能與量子力學融洽。下面就是關於相對論修正的推想文章。感興趣可以讀一下。

第三章：關於相對論的修正

狹義相對論建立在狹義相對性原理【即在所有慣性系中，物理定律有相同的表達形式。這是力學相對性原理的推廣，它適用於一切物理定律，其本質是所有慣性系平權。】和光速不變原理【任何光線在「靜止的」坐標系中都是以確定的速度c運動著，與光源和觀測者運動無關。】之上。

而廣義相對論建立在等效原理【慣性力場與引力場的動力學效應是局部不可分辨的】和廣義相對性原理【所有的物理定律在任何參考系中都取相同的形式。】之上。

我們可以看出廣義相對論是基於狹義相對論的。如果前者被證明是錯誤的，那麼整個理論的大廈都將垮塌。

早在200年前，伽利略就發現，所有的慣性系，對於表述力學定律都是同樣有效的，平等的，不存在任何特殊的慣性系，這就是說，任何力學實驗都無法辨別慣性系本身的運動狀態。這種運動的相對性，在古典力學中普遍存在，但在麥克斯韋電動力學中不能成立，因為它只適用於靜止的坐標系。這個我上面已經提到過。

因此愛因斯坦意識到要進一步探明這個問題，就必須擴大相對性原理的應用範圍。他將自己的研究領域從慣性系拓展到了非慣性系。而從狹義到廣義相對論相對性原理的的推廣是通過引入一個引力場使得我們可以把一個加速系視為伽利略系。將其引伸，我們認為它對所有的運動都適用，不論它們是旋轉的（向心力被解釋為引力場）還是不均勻加速運動。

廣義相對論是用張量表示的，這是其廣義協變性的體現：廣義相對論的定律——以及在廣義相對論框架中得到的物理定律——在所有參考系中具有相同的形式。並且廣義相對論本身並不包含任何不變的幾何背景結構，這使得它能夠滿足更嚴格的廣義相對性原理：物理定律的形式在所有的觀察者看來都是相同的。

我個人認為這個理論是正確的。 那麼愛因斯坦大廈穩固的根本就是「光速不變原理」和「等效原理」了。

在經典力學中，物質有兩種質量。一是慣性質量，二是引力質量。地球表面上的任何一個物體都要受到地球對它的引力，並因此會產生加速度。實驗告訴我們，一切自由落體在引力作用下都具有同樣的加速度。為什麼呢？按照我們的經驗，質量大的應該更快落地。可是如果我們考慮到質量大慣性就大，抵抗加速度的力就更大。所以兩個物體具有同樣的加速度。由此可以推理，引力質量與慣性質量是相等的。但是本質是引力是慣性的源泉。這也是一種正比關係。

牛頓曾經研究過這個問題，但沒有得到理論上的解釋。長期以來，物理學家一直認為兩種質量相等是理所當然的，無需從理論上再加以研究。愛因斯坦經過一段時間認真思索，認識到慣性質量與引力質量相等是解決引力問題的關鍵。以兩種質量相等為基礎，他提出著名的等效原理：一個加速系統所看到的運動與存在引力場的慣性系統所看到的運動完全相同。

愛因斯坦說：完全等效性這一假說，使我們不能說任何參照系有絕對速度一樣，並且它使一切在引力場中等加速下落成為當然的事。在「等效原理」的基礎上，他又進一步提出了「廣義協變原理」：在任何參照系中，物理學規律的數學形式是相同的。就這樣，他把相對性原理從慣性系推廣到非慣性系。而宇宙中物質的引力是慣性的源泉，使得物質具有慣性這一理論，與相對論從慣性系和非慣性系的推廣並不矛盾。反而是相輔相成的。這就是我要表達的觀點。

廣義相對論實質上就是一種引力理論，這一點很明顯。我們知道廣義相對論是阿爾伯特·愛因斯坦於1915年發表的用幾何語言描述的引力理論，它代表了現代物理學中引力理論研究的最高水平。廣義相對論將經典的牛頓萬有引力定律包含在狹義相對論的框架中，並在此基礎上應用等效原理而建立。

從廣義相對論得到的有關預言和經典物理中的對應預言非常不相同，尤其是有關時間流逝、空間幾何、自由落體的運動以及光的傳播等問題，例如引力場內的時間膨脹、光的引力紅移和引力時間延遲效應。廣義相對論的預言至今為止已經通過了所有觀測和實驗的驗證——雖說廣義相對論並非當今描述引力的唯一理論，它卻是能夠與實驗數據相符合的最簡潔的理論。

不過，仍然有一些問題至今未能解決，典型的即是如何將廣義相對論和量子物理的定律統一起來，從而建立一個完備並且自洽的量子引力理論。這也是當前物理學家在苦苦探索的東西。

我個人認為廣義相對論和量子學是自洽的，是相容的。我們都知道互補原理和不確定原理是量子學的兩大支柱。

互補原理表明：波和粒子在同一時刻是互斥的，但它們在更高層次上統一。

而不確定性原理表明：粒子的位置與動量不可同時被確定。

而宇宙物質引力場和引力場中的質點也同樣遵從互補原理和不確定原理。為什麼這麼說呢？

我們來這樣想像：地球作為一個質點存在於宇宙空間中，而地球的的上下左右四方，層層密布的又分布著千千萬萬個類地球的質點。且遠近不同的分布著。由於萬有引力他們相互形成一個「引力場海洋。」便於理解，我們將它比喻為一塊浮動的超級大海。

由於類地球的質點，在我們看來很大。好像可以同時測定另一個質點【比如金星】的位置和動量。其實這是一種假象，我們根本測不准他的位置或者動量。即使非常精準的儀器也不可以。當然這個推論的前提是大尺度下運動而且不是單個引力質點【地球】與引力質點【金星】的問題。

舉一個很簡單的例子，你能測的准西湖下一秒湖面的波紋的情況嗎？我相信即使現在最最精緻的儀器或者理論也無法測的准。整個西湖下一秒湖面波紋的情況，受到的影響因素是無窮的，是我們不可能一一掌握的。比如湖岸邊的形狀，湖裡的荷花，湖裡的水生物的遊動，湖面四周的空氣運動，甚至與地球的轉動等等都使得不可能完成這樣的測量。那麼上面所說的地球和金星，就相當於西湖湖面飄著的小不點。

同理處於宇宙引力場海洋的無數的質點，處於飄搖狀態。引力場海洋時刻在變化。比如說1光年外的一顆恆星爆發類似太陽風的活動。那麼引力場均衡就被打破，而且以光速迅速再次形成引力場均衡。而我們的觀察顯示，它的活動，好像並沒有影響到金星。可是實際影響已經發生了。而正是這樣的原因，使得宇宙中的質點的確切位置和動量、能量不可能被同時測的准，「准」是相對而言的。即使這樣的測量是「相對」測量。即相對位置和相對動量。

在這裡要補充的一點是文中的「引力場均衡」實際並不存在。是為了描述方便，描述形象而使用的詞。

而互補性原理也是。一方面物質引力使得他們形成龐大的引力場海洋，緊密聯繫在一起，而且質點就好像鑲砌在這塊超級大海綿之上，這樣的狀態，使他門具有保持原來運動狀態的性質。而另一方面引力也使得質點們彼此「撕扯」對方。所以整體是使得物質具有慣性，而在整體中的個體和個體的相互作用使得它能被測出具體的「引力大小。」

比如我認為引力坍縮不僅與恆星本身有關，更與引力場均衡被破壞，不斷重新建立有關。

這樣我們難道不是把廣義相對論和量子學奇蹟的聯繫到一起了嗎！

而且我們知道規範場論已經把電磁力和弱相互作用和強相互作用統一了。 那麼現在我們是該考慮將引力場納入其中。

我知道廣義相對論和量子學都是用高度的數學形式來展示的。本人根本無法看懂這種高度的數學形式。關於拓撲學，非歐幾何，黎曼幾何等在相對論中經常出現的知識內容，我是不懂的。

但是至少從現在的廣義相對論數學形式中，看不到我剛才所說的。我個人認為有兩種原因。 第一種原因是在一個系統中我們無法判斷這個系統本身的運動狀態。而且我們的觀測手段和儀器也不夠發達到觀測上面所說的宇宙引力海洋。

第二種原因就是沒有深刻理解引力和慣性，從而導致我們在寫數學形式的時候，思維不同，導出的方程式不同。我深深的希望有人能看到我的推想，來從數學方面，幾何方面去和現在的廣義相對論去「會師。」

因為廣義相對論建立的前提條件是沒有問題的。等效原理也是成立的。因為引力是慣性的源泉！！

我深深知道對於一個理論如果你不能深刻的演化它，用數學工具去推理它，你就很難理解它。這一點我在高中學習牛頓經典力學的時候就認識到了。可是我現在只能深深的嘆息，卻對用數學語言描述我剛才說的東西，力不從心。

我知道除通過廣義相對論描寫的引力外，至今所有其它物理基本相互作用均可以在量子力學的框架內描寫（量子規範場論，我上面有提到的）。 而我在上面所做的「自恰「解釋，是否是廣義相對論和量子場論的橋樑，主要取決於如何用「量子」觀點解釋廣義相對論。

本文摘自獨立學者，詩人，作家，國學起名師靈遁者科普作品《變化》

【在這裡額外補充一點。最後一個圖片中的人叫馬赫。有一個著名馬赫原理。大家可以去了解一下。愛因斯坦的廣義相對論，還深受馬赫啟發。不過兩人觀點不同。馬赫有很多值得人們思考的推想。尤其是關於慣性的。不過本人不贊同馬赫關於「引力超距」運動的猜想。畢竟光速不變原理，經受了眾多實驗的考證。】