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牛顿力学、狭义相对论中的绝对性与相对性（1）
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牛顿力学、狭义相对论中的绝对性与相对性（1）
什么是绝对? 什么是相对?这两个概念在不同的学科中往往有着不同的理解;就是在同一
学科内,对不同的人来说,也常常会出现不同的见解。在《现代汉语词典》中，对‘绝对’一词
的解释有三：1），没有任何条件、不受任何限制之意，2），只以某一条件为根据、不管其他条
件之意，3），完全、一定之意；对‘相对’一词的解释有二：1），相互对比、对立之意，2），
依靠一定条件而存在，随着一定条件而变化之意。从上述解释可以看出，不仅对‘绝对’一词
存在不同的理解，对‘相对’一词也存在不同的理解，而且对‘绝对’与‘相对’的区分界限
也很含糊。例如，在地理学中，常定义一个山峰的‘绝对高度’为“以平均海水面做标准的高
度”，即所谓山峰的‘海拔’高度。这个定义符合上述对‘绝对’一词的第二条解释，故可名
为‘绝对’，作为这个定义所根据的条件就是用平均海水面做为标准，以此来量出山峰的高度；
这个定义也符合上述对‘相对’一词的第二条解释，其所‘依靠的一定条件’仍是‘以平均海
水面做为标准’以此来量出山峰的高度’，我们知道，平均海水面是会随地球的环境而变化（例
如因温室效应海水温度升高、地球南北极海区冰层融解）的，这也符合上述对‘相对’一词的
第二条解释中的要求，因此把‘海拔高度’称作‘相对高度’也是有道理的。那么，到底‘海
拔高度’应名为‘绝对高度’还是称作‘相对高度’？显然，这个问题和类似的其他问题（如
‘绝对湿度’和 ‘相对湿度’等）是不能完全用客观规律性去加以解决的问题；这要由同一学
科内的学者共同讨论，协商出一个大家都承认的、冠名‘绝对’或‘相对’的名词。可是，如
果有人不接受别人都承认的、冠名‘绝对’或‘相对’的名词，再由于不同学科对‘绝对’和
‘相对’词意理解的不同，加以上面所说的对‘绝对’和‘相对’词义解释的差别，就使得对
‘绝对’和‘相对’两个概念在不同的学科中往往有着不同的理解;即使在同一学科内,对不同
的人来说,也常常会出现不同的见解。为使问题简单，在本文中，我们只讨论牛顿力学和狭义
相对论中的绝对性与相对性。
在牛顿力学和狭义相对论中对‘绝对’和‘相对’的词意原本也存在着不同的理解，下面
我们即将详细讨论。最近几年在网上出现很多评议相对论的博文，有些博文的作者抱着他个人
对‘绝对’和‘相对’词意的理解，来参与评议，更增大了对‘绝对’和‘相对’词义解释的
分歧。这种分歧可能一时难以解决，只能希望写博文的作者在提出冠名‘绝对’或‘相对’的
名词时，先解释一下自己心目中的‘绝对’或‘相对’所指的是什么？
牛顿最早在《自然哲学的数学原理》一书中提出了绝对空间、相对空间、绝对时间、相对
时间、绝对运动、相对运动的概念。牛顿所说的绝对空间是“与外界任何事物无关、永远是相
同的和不动的”；牛顿把物体在绝对空间的运动称为绝对运动。后人把‘绝对空间’看成是一
种无质量的‘以太介质’，并认为电磁波是‘以太介质’振动的传播现象。电磁场理论和光波
实验研究，否定了‘以太介质’的存在，加以在物理学上无法测出绝对运动；不能不使人怀疑
‘绝对空间’是否存在？牛顿所说的绝对时间是“自身在流逝着，而且由于其本性而在均匀地、
与任何其它外界事物无关的流逝着”的。可是在物理学上无法量度这种绝对时间；也不能不使
人怀疑‘绝对时间’是否存在？量度位置和运动的变化都需要参照系，按照不同参照系所定出
的不同空间都是‘相对空间’。量度运动变化还需要时计，钟表、地球自转、月球绕地转动、
地球公转都可用作时计，由时计所定出的时间都是‘相对时间’。如果‘绝对空间’和‘绝对
时间’不存在，则‘绝对运动’就不存在，只存在相对运动；并且相对运动系由相对空间和相
对时间来决定。如果你认为‘绝对运动’还是存在，你就必须提出存在‘绝对空间’、‘绝对
时间’和 ‘绝对运动’的事实根据以及测量‘绝对空间’、‘绝对时间’和‘绝对运动’的实
验方法，因为物理学是一门实验科学，刚才已讲过，在狭义相对论提出的前后，一些实验事实
已否定或不能证实存在‘绝对空间’、‘绝对时间’和 ‘绝对运动’。
牛顿对‘相对时间’和‘相对空间’还分别作过下述基本假定：
1），假定时间的进程与所采用的惯性参照系无关
2），假定同时发生的两事件的空间距离（如直尺的长度）与所采用的惯性参照系无关
上述两条基本假定是物理的假定，它们是否正确必须经受实验检验。许多物理事实告诉我们，当物体的速度远远小于光速时，上述两条基本假定可认为近似正确；但当物体的速度足够大时，上述两条基本假定便不正确，牛顿力学理论要被狭义相对论所代替。狭义相对论认为：
1），时间的进程与所采用的惯性参照系有关；
2），同时发生的两事件的空间距离与所采用的惯性参照系有关，因之，物体的线度与所采用的惯性参照系有关。
3），空间和时间紧密结合，具有4维时-空度规（对于牛顿力学理论，空间和时间松散结
合，不存在4维时-空度规，只具有空间度规和时间度规）。
虽然，绝对空间’、 ‘绝对时间’和‘绝对运动’不存在，但在牛顿力学、狭义相对论中
也还存在某些绝对性。我的观点是：可把与所采用的惯性参照系无关的性质称为绝对性，而把
与所采用的惯性参照系有关的性质称为相对性。例如，在牛顿力学理论中，时间的进程具有绝
对性，直尺的长度也具有绝对性；而在狭义相对论中，时间的进程和直尺的长度都不具有绝对
性，只具有相对性，4维时-空的间隔才具有绝对性。又如，无论是牛顿力学理论还是狭义相
对论，质点的静止质量都具有绝对性，牛顿运动第二定律或该定律在狭义相对论中的4维推广
也具有绝对性。
在下篇博文中，我们将按照上述对牛顿力学、狭义相对论中的绝对性和相对性的看法，
讨论一些具体问题。
https://blog.sciencenet.cn/blog-71626-295325.html
上一篇：牛顿力学、狭义相对论容许零静止质量粒子存在的条件各不相同
下一篇：牛顿力学、狭义相对论中的绝对性与相对性（2）-- 再谈尺缩钟慢的根源
什么是绝对? 什么是相对?这两个概念在不同的学科中往往有着不同的理解;就是在同一
学科内,对不同的人来说,也常常会出现不同的见解。在《现代汉语词典》中，对‘绝对’一词
的解释有三：1），没有任何条件、不受任何限制之意，2），只以某一条件为根据、不管其他条
件之意，3），完全、一定之意；对‘相对’一词的解释有二：1），相互对比、对立之意，2），
依靠一定条件而存在，随着一定条件而变化之意。从上述解释可以看出，不仅对‘绝对’一词
存在不同的理解，对‘相对’一词也存在不同的理解，而且对‘绝对’与‘相对’的区分界限
也很含糊。例如，在地理学中，常定义一个山峰的‘绝对高度’为“以平均海水面做标准的高
度”，即所谓山峰的‘海拔’高度。这个定义符合上述对‘绝对’一词的第二条解释，故可名
为‘绝对’，作为这个定义所根据的条件就是用平均海水面做为标准，以此来量出山峰的高度；
这个定义也符合上述对‘相对’一词的第二条解释，其所‘依靠的一定条件’仍是‘以平均海
水面做为标准’以此来量出山峰的高度’，我们知道，平均海水面是会随地球的环境而变化（例
如因温室效应海水温度升高、地球南北极海区冰层融解）的，这也符合上述对‘相对’一词的
第二条解释中的要求，因此把‘海拔高度’称作‘相对高度’也是有道理的。那么，到底‘海
拔高度’应名为‘绝对高度’还是称作‘相对高度’？显然，这个问题和类似的其他问题（如
‘绝对湿度’和 ‘相对湿度’等）是不能完全用客观规律性去加以解决的问题；这要由同一学
科内的学者共同讨论，协商出一个大家都承认的、冠名‘绝对’或‘相对’的名词。可是，如
果有人不接受别人都承认的、冠名‘绝对’或‘相对’的名词，再由于不同学科对‘绝对’和
‘相对’词意理解的不同，加以上面所说的对‘绝对’和‘相对’词义解释的差别，就使得对
‘绝对’和‘相对’两个概念在不同的学科中往往有着不同的理解;即使在同一学科内,对不同
的人来说,也常常会出现不同的见解。为使问题简单，在本文中，我们只讨论牛顿力学和狭义
相对论中的绝对性与相对性。
在牛顿力学和狭义相对论中对‘绝对’和‘相对’的词意原本也存在着不同的理解，下面
我们即将详细讨论。最近几年在网上出现很多评议相对论的博文，有些博文的作者抱着他个人
对‘绝对’和‘相对’词意的理解，来参与评议，更增大了对‘绝对’和‘相对’词义解释的
分歧。这种分歧可能一时难以解决，只能希望写博文的作者在提出冠名‘绝对’或‘相对’的
名词时，先解释一下自己心目中的‘绝对’或‘相对’所指的是什么？
牛顿最早在《自然哲学的数学原理》一书中提出了绝对空间、相对空间、绝对时间、相对
时间、绝对运动、相对运动的概念。牛顿所说的绝对空间是“与外界任何事物无关、永远是相
同的和不动的”；牛顿把物体在绝对空间的运动称为绝对运动。后人把‘绝对空间’看成是一
种无质量的‘以太介质’，并认为电磁波是‘以太介质’振动的传播现象。电磁场理论和光波
实验研究，否定了‘以太介质’的存在，加以在物理学上无法测出绝对运动；不能不使人怀疑
‘绝对空间’是否存在？牛顿所说的绝对时间是“自身在流逝着，而且由于其本性而在均匀地、
与任何其它外界事物无关的流逝着”的。可是在物理学上无法量度这种绝对时间；也不能不使
人怀疑‘绝对时间’是否存在？量度位置和运动的变化都需要参照系，按照不同参照系所定出
的不同空间都是‘相对空间’。量度运动变化还需要时计，钟表、地球自转、月球绕地转动、
地球公转都可用作时计，由时计所定出的时间都是‘相对时间’。如果‘绝对空间’和‘绝对
时间’不存在，则‘绝对运动’就不存在，只存在相对运动；并且相对运动系由相对空间和相
对时间来决定。如果你认为‘绝对运动’还是存在，你就必须提出存在‘绝对空间’、‘绝对
时间’和 ‘绝对运动’的事实根据以及测量‘绝对空间’、‘绝对时间’和‘绝对运动’的实
验方法，因为物理学是一门实验科学，刚才已讲过，在狭义相对论提出的前后，一些实验事实
已否定或不能证实存在‘绝对空间’、‘绝对时间’和 ‘绝对运动’。
牛顿对‘相对时间’和‘相对空间’还分别作过下述基本假定：
1），假定时间的进程与所采用的惯性参照系无关
2），假定同时发生的两事件的空间距离（如直尺的长度）与所采用的惯性参照系无关
上述两条基本假定是物理的假定，它们是否正确必须经受实验检验。许多物理事实告诉我们，当物体的速度远远小于光速时，上述两条基本假定可认为近似正确；但当物体的速度足够大时，上述两条基本假定便不正确，牛顿力学理论要被狭义相对论所代替。狭义相对论认为：
1），时间的进程与所采用的惯性参照系有关；
2），同时发生的两事件的空间距离与所采用的惯性参照系有关，因之，物体的线度与所采用的惯性参照系有关。
3），空间和时间紧密结合，具有4维时-空度规（对于牛顿力学理论，空间和时间松散结
合，不存在4维时-空度规，只具有空间度规和时间度规）。
虽然，绝对空间’、 ‘绝对时间’和‘绝对运动’不存在，但在牛顿力学、狭义相对论中
也还存在某些绝对性。我的观点是：可把与所采用的惯性参照系无关的性质称为绝对性，而把
与所采用的惯性参照系有关的性质称为相对性。例如，在牛顿力学理论中，时间的进程具有绝
对性，直尺的长度也具有绝对性；而在狭义相对论中，时间的进程和直尺的长度都不具有绝对
性，只具有相对性，4维时-空的间隔才具有绝对性。又如，无论是牛顿力学理论还是狭义相
对论，质点的静止质量都具有绝对性，牛顿运动第二定律或该定律在狭义相对论中的4维推广
也具有绝对性。
在下篇博文中，我们将按照上述对牛顿力学、狭义相对论中的绝对性和相对性的看法，
讨论一些具体问题。
https://blog.sciencenet.cn/blog-71626-295325.html
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