爱因斯坦的相对论是绝对正确的吗？

了解科学的人都知道，科学是可以证伪的，目前这个思想被大多数科学家所接受。这意味着，所有的科学理论，包括相对论和量子力学，都是相对真理，都是可证伪的，都需要发展。限于篇幅，本文只与您讨论相对论是否是绝对正确的？

爱因斯坦最早发现问题

正如爱因斯坦所说：“……在寻求新的基础时，物理学家必须在自己的思想上尽力弄清楚他所用的概念究竟有多少依据，有多大的必要性。”

爱因斯坦是第一个认识到这个问题的人。在1927年10月布鲁塞尔召开的第五届索尔维会议上，爱因斯坦首次公开发表对量子力学的反对意见。他以小孔衍射为例指出，哥本哈根学派的概率解释会遇到不可避免的困难。

爱因斯坦认为，以波函数模的平方来表示一个粒子存在于完全确定的位置的概率，这样一种解释就必须以完全特殊的超距作用为前提，从而不允许连续分布在空间中的波同时在胶片的两个部分表现出自己的作用。

我来解读一下爱因斯坦的这句话，按照经典物理的理解，一个波可以用空间和时间的函数来表示，波函数在时间和空间中连续演化，由于胶片上各点的位置与小孔的距离不相等，这意味着这列波的各个点不是同时到达胶片上的。然而波尔的理论认为这列波是同时到达胶片的，这必然会导致超距作用的存在，而相对论限制了这种超距作用的存在。

相对论是正确的吗？

爱因斯坦一针见血地指出了波函数的塌缩过程与相对论之间存在矛盾，这就是薛定谔后来所说的量子纠缠。实验证明量子纠缠真实存在，超距作用真实存在。可是相对论禁止超光速物质的运动和信息传输，可以说，相对论也禁止了超距作用。但相对论是绝对正确的吗？它已经完全被实验证实了吗？

相对论的正确性依赖于光速不变原理和相对性原理。先来看一下光速不变原理。爱因斯坦假定光在真空中相对于光源和观察者的速度不变。光速是光这个客体的运动速度，是比较容易验证和否证的。目前，光速不变原理已经为大量精确的实验所证实。不过严格说，这些证实其实都应当称为回路光速不变，而不是单向光速不变。

这是由于不存在超光速信号，因此单向光速不可测。爱因斯坦依据简单性原则进一步规定了单向光速不变性。

至于这个假设是否在任意精度内都成立，还需要进一步理论分析和实验检验。另外一方面，我们必须要承认，目前的光速测量是我们在宇宙演化到一定的时间段，并且在地球及其附近的空间范围内的测量。光速是否在整个宇宙空间内，在宇宙的所有演化阶段都是如此，并没有经过验证。

实际上，一些天文学家的观察已经显示，精细结构常数可能随宇宙年龄的增长在缓慢变化，而一些理论模型中光速也将随时间变化。此外，有关超高能宇宙射线的观察数据似乎也违背光速不变原理。并暗示在更高能量时，相对论的色散关系将失效，而光速将与波长有关。

再来看一下相对性原理。相对性原理断言一切自然规律与惯性系的选择无关。目前相对性原理已经为大量的实验所证实，不过，正如本文开篇所提到的科学的可证伪性，即使我们已知的自然现象都与惯性系的选择无关，我们也无法证实相对性原理的正确性。只要有一条自然规律与惯性系的选取有关，那么相对性原理就将被否证，相对论则因此失效，并被新的理论所取代。

另一个原因是爱因斯坦对于相对性原理的论证更多地依赖哲学而非事实。他从不可能找到一个绝对的惯性系出发，利用经典的连续运动作为案例来证明，很明显忽视了非连续性运动的存在。很明显，爱因斯坦本人的原始论证并不具备普遍性。

很显然，相对论对于连续运动和连续演化现象都是适用的，但是对于量子力学所展示的非定域性、非连续性的波函数坍塌过程很可能并不满足相对性原理，即相对做连续运动的不同惯性系对于这种非连续过程的描述并不等价。

事实上，爱因斯坦本人对于相对性原理是否成立也早有洞见，他认为：“只有我们确信所有自然现象都能够由经典力学来说明，相对性原理才是无可置疑的……电动力学和光学的最新进展，下述事实越来越变得明显，即经典力学无法为所有自然现象的物理描述提供一个充分的基础……”

从另一个角度来说，量子力学的大量实验都表明，相对论是有局限的。但现在还不是否定相对论建立新理论的时候，而是要先解决如何调和相对论和量子力学之间的冲突，并进一步发展这个理论。

如何否证相对性原理？

只要我们能够找到一种现象不满足相对性原理，即这个实验现象与惯性系的选择有关，则相对性原理就会失效。有这样的实验吗？还真有，波函数的塌缩过程很可能就是违背相对性原理，从而导致绝对参照系的存在。

实验方法如下：在不同的惯性系中测量同一波函数的塌缩时间，然后利用逼近法找到塌缩时间最长的那个惯性系，它就是绝对参照系。

目前牛津大学已经在设计和实施量子光学组的叠加镜实验，这个实验就可以用于寻找绝对参照系。一旦这个实验取得成功，那么就可以充分说明量子非定域过程不受相对论的限制。

结束语——物理学吹响了向新高度进军的号角

本文与大家聊了一下相对论的正确与否，可以看出，量子力学的大量实验事实证明相对论是有局限的，它只是一个经典的理论。但目前，还没到建立新理论的时候，眼下最重要的是先要调和相对论与量子力学之间的矛盾，然后进一步去完善这个调和后的理论，为完全新的一个理论打下基础。

物理学已经吹响了向新高度进军的号角，你，会是那第一个在新的制高点插上红旗的人吗？