空间的结构

我们现在回到星云物理学家和我们的物理学家之间的争论，我们中的一方以非常大的速度运动，有关的科学测量由于测量尺的收缩而受到严重的影响，因此双方都想当然地认为另外一方在犯错误。我们不能求助实验以求解决争论，原因在于每一次实验中以上的错误又引出恰恰互相补偿的两个错误来。

这是一种奇异的错误，常常同它自己一道携带着对自己的补偿。但是要记住，补偿仅适用于实际所观察到的，或者有可能观察到的现象。补偿并不适用于我们演绎的中间部分——由观察而来的推理体系，这些观察构成了宇宙的静电物理理论。

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假设我们和星云上的物理学家来考察世界，那即是说我们把周围的物体在空间中分配各自的位置。其中一方如星云上的物理学家，具有大的运动速度，他们的码尺将会收缩。当他们沿特定方向测量距离时，码尺将缩短，变成不到一码，结果，他们计算那个方向上的距离时就会特别大。无论他们用码尺也好，用经纬仪也好，或者凭目视来断定距离也好，均是如此。所有的测量方法都必须一致，如果运动引起任何差异，我们便能够通过观察差异的大小来决定运动。但是，正如我们先前看见的，理论和观察两方面都表明存在完全的补偿。如果星云物理学家想构造一个正方形，那他们便要造出一个长方形，还没有实验启示他们那不是正方形。他们能够达到的最大的进步是，承认在另外一个世界里有些这样的人：把那是一个长方形的观念放进他们的脑子里。他们可能有足够宽广的心胸承认，尽管这个见解似乎很荒谬，但实际上与他们自己的见解一样是能够分辨清楚的。显然，他们的空间全部概念与我们的比较起来是扭曲的，而我们的空间全部概念与他们的比较起来也是扭曲的。我们所关注的是同一宇宙，但放在不同的空间里。有关他们或者我们以1000英里/秒的速度运动这一个原来的争论，却在我们中间挖下一道深深的鸿沟，乃至我们都不能够使用同一个空间。

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。

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。

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。

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。