现在,我们再来作一种与上述情况完全相反的假设:如果人类像太阳一样的庞大,生命像太阳一样的久远,随之而来也具有一种迟缓的感知能力(slowness of perception),那么你同样会发现宇宙无时无刻地在起变化,显得处处杂乱无章——辰星穿梭逡巡,如晨雾般时聚时散;物体之间根本没有相对固定的方位。只是由于我们的体形既不小如电子,又不大如太阳,而是恰好像现在这般大小,加之我们生活在其中的这个星球的表面温度又不再像过去那般炽热,才得以使我们感知到物体之间具有相对稳定的位置,并使这一认识构成了我们的常识。如果情况不是这样的话,我们就会发现相对论问世之前的物理学是无法自圆其说的。实际上,我们或许根本就不会发明这类物理学。那样的话,也许我们或是一步到位直接发明相对论,或是继续懵懵懂懂,对科学规律一无所知。所幸的是我们并没有面对这种抉择,因为令人难以想像的是人类可以作出像欧几里得、伽利略、牛顿和爱因斯坦这样的贡献。如果没有这些令人难以置信的天才人物,我们的世界就不可能发明物理学,因为在这个世界上,谁要是看到宇宙会发生不断的变化,那他显然就是作出了一种不科学的观察。 在天文学中,尽管太阳、月亮、星辰等年复一年地悬挂在天幕之上,但是如果从另一个方面看,我们所要研究的世界是全然不同于日常生活中的这个世界的。如同上面看到的那样,对于天体的研究我们只能利用视觉,因为我们无法触摸它,听闻它,嗅觉它,品尝它。在天体中,每一个物体都在同其他物体作相对运动。地球围绕太阳转动;太阳奔向武仙星座,其速度远高于直达列车;那些“固定不动”的星辰如同惊弓之鸟一样,在太空中四散而逃。天体里没有任何注明标记的方位,那里没有纽约,也没有伦敦。当你在地球上穿梭旅行时,你可以说是火车在走,而不是车站在走,因为就地理而言,车站与车站之间、车站与周围乡野之间保持着相对的关系。但是在天文学中,你称呼什么是车站,什么是火车,却完全可以随意而定,只要你觉得便当,觉得符合习惯,怎么称呼都可以。
在这个问题上,如果把爱因斯坦同哥白尼作一比较,那将是很有意思的事情。哥白尼以前的时代,人们认为地球是静止不动的,而天体每天围绕地球转动一周。哥白尼则指出,“实实在在地说”,是地球每天自转一周,而每天轮转出现的日月星辰仅仅是问题的表象。伽利略和牛顿都赞同这个观点,并且有许多事实证明了它的准确性,例如地球的南北两极略扁;在两极处,物体的重量要比赤道上更重一些。但是在现代相对论中,哥白尼同他的前人之间的争论仅仅涉及谁的观点更便当而已;因为一切运动都是相对的,无论你说“地球每天自转一周”,还是“天体每天围绕地球转动一周”,它们之间并无差别。这两种说法都准确地表达了同样的事实,就像我说某一段距离的长度为六英尺,或是两码一样,它们表达的都是同一个意思。不过,把太阳作为固定点要比把地球作为固定点更便于天文学研究,这就像采用十进位币制更便于运算一样。要支持哥白尼的观点,就必须假定运动是绝对的,但这种假定是不真实的。一切运动都是相对的,只是由于习惯才设定某一物体是静止不动的。类似的各种习惯说法,尽管存在便利与否的差别,但它们都具有同样的合理性。
由于天文学只是建立在视觉基础上的学科,因此在另一个极为重要的方面天文学同地球物理学形成了区别。无论是常识还是老式的物理学,都使用了“力”的概念,由于人们可以亲身感觉到“力”,所以“力”的概念似乎很好理解。我们在走路时,肌肉会传递给我们一种感觉,而当我们静坐下来后,这种感觉就没有了。在机动车问世以前的年代中,尽管人们可以乘坐马车旅行,但他们仍能发现马在用力拉车;马产生的拉力和人用力时是一样的。这些人所共知的事实似乎理所当然地使“力”的概念成为力学的基础。但是牛顿的万有引力定律却令人感到费解。两只台球相撞时产生的力似乎很好让人理解,因为我们知道同别人相撞时的感觉;但是太阳和地球相隔9400万英里之遥,说它们之间也存在着力就很是神秘难解了。牛顿自己也认为,“隔着距离的作用力”是不可能存在的;因而他确信在太阳和行星之间存在某种机体(mechanism),通过这一机体,太阳的作用力被传导给了行星,只不过到目前为止我们尚未发现这个机体罢了。由于我们无法发现这一机体,所以万有引力依旧是个谜。但事实是,有关“力”的全部概念都是一个错误。太阳对于行星从未产生任何力,根据爱因斯坦的引力定律,行星之所以围绕太阳转动,只不过是它在太阳附近的区域中找到了一条最适宜的轨道而已。对于我们来说,现在必须抛弃“力”的概念;这个概念所以会出现,完全是触觉误导的结果。
随着物理学的日益发展,我们越来越清楚地看到,作为形成物体概念的基本因素,视觉比起触觉来犯错误的可能性会更少些。两个台球的相撞看似很简单,其实却很玄妙:其实,两个球根本就未接触,其间所发生的事情实在是令人难以想像的复杂,它很有些类似于彗星穿越太阳系时的情形,而不像常识所推测的情形。
在爱因斯坦发现相对论之前,物理学家们就注意到了我们上述的大多数现象。人们认为“力”只是数学虚构出的概念;人们还普遍认为,运动不过是一种相对而言的现象——也就是说,当两个物体正改变彼此之间的位置时,我们不能说一个物体处于运动状态,另一个物体处于静止状态,因为这一现象只表明两个物体间的关系发生了变化。但是,为了使这些新的信念同真实的物理过程统一起来,还需要做大量的工作。牛顿相信力的存在,并且对绝对时空概念深信不疑;他把这些信念引入了他的研究方法,后世的物理学家又沿用了这些方法。爱因斯坦则创立了新方法,从而摆脱了牛顿学说中假设条件的束缚。但是,为了取得成功,他必须从根本上改变传统的时空观念,而这一观念自古以来从未遭到过挑战。正是这一点才使得爱因斯坦的理论既令人费解,又让人感到新奇。