经历世纪风雨的相对论( 二 ) 本文转自：北京邮电大学出版

作为一个物理学的奠基理论，相对论究竟说了什么呢？
在牛顿的“绝对时空”背景下，一个物体不管运动至何处，一旦初始条件确知，那么，它今后在任何位置、任何时间的运动状态都可以被预测。这个预测过程是通过一种简单的线性变换——伽利略变换——实现的。
但是，麦克斯韦发现，光速是个奇怪的精灵，它的存在使得麦克斯韦的电动力学理论无论如何都无法实现在伽利略变换下的对称性。当时在苏格兰就有学者提出，为了保证电动力学和牛顿理论的协调，也就是变换的对称性，一些基本的物理量必须改写，包括时间、尺度等。
但是，这些都仅仅是设想，没有任何坚实的物理学基础。
1905年，爱因斯坦发现，如果将光速定义为自然界的基本物理量——它不随运动的变化而改变，那么，问题就会迎刃而解。
将光速定义为自然界最基本的物理量之后，只要承认牛顿的运动定律在电动力学中仍然有效，则只需通过已知的洛伦兹变换，就可以将牛顿力学理论和电动力学协调起来。
就这样，爱因斯坦的狭义相对论协调了牛顿力学体系和麦克斯韦电动力学体系之间的不对称性。
这种协调带来的直接结果出人意料：虽然在低速运动时，这种“反常识”不被人所感知，但当运动接近光速时，一些奇异的物理学现象就发生了，如尺度明显变小、时间变慢，也就是所谓的时间膨胀。也正因为这些奇异的现象，至今仍有人怀疑狭义相对论的普适性。
狭义相对论普适性的致命缺陷源自这个理论的基石——光速不变原理，或者说，光速是运动的极限的假设。
四、贝尔不等式与相对论
1960年，为了解决物理学中著名的悖论——EPR悖论，英国物理学家贝尔将EPR悖论写成了一组不等式方程，只要在实验上验证贝尔不等式不成立，狭义相对论中光速是运动的极限的问题就可以得出否定的答案。
1978年，美国加州大学伯克利分校的物理学家柯劳瑟提出了验证贝尔不等式的实验方案。1982年，法国巴黎的物理学家阿斯佩也提出了一个实验方案。
通过双光子实验，他们证实了在量子世界中存在粒子之间的量子纠缠，这种相互作用是超距的作用，也就是超速的作用。至此，关于运动的难题又一次摆到了当代物理学家面前。
如果说110年前的相对论只是协调了牛顿运动定律和麦克斯韦电动力学之间的不对称，那么，在20世纪80年代新发现的量子纠缠，则将人类关于运动的理念又向前推进了一大步。在量子世界中，运动不是定域性的，而是非局域性的，这里，运动可以超越空间，更可以超光速，这无疑是对相对论基础的最大冲击。
五、结语
科学的进步总是表现为新的理论替代旧的理论。
经历世纪风雨的相对论，在20世纪80年代发现的量子纠缠现象下，已经暴露出了严重的缺陷。这种新的不对称深层的物理机制是什么，至今仍没有答案。但是，这也正是新世纪物理学新的突破口。
相信一旦量子纠缠现象得到解释，一个超越相对论的新的运动学理论将会出现。