《尚书纬·考灵曜》

18．《尚书纬·考灵曜》^[1]——伽利略相对性原理最古老的叙述

中国古籍《尚书纬·考灵曜》有言道：“春则星辰西游，夏则星辰北游；秋则星辰东游；冬则星辰南游。”

这是一种古老的相对性原理的概念，表现在一年四季春夏秋冬的时间运动和东南西北的空间方位有着相对论性的协变关系。而这种相对论性原理，正是20世纪爱因斯坦的相对论所要求的内容之一，如图1‐18‐1所示。

图1‐18‐1

另一方面是“运动”的“时间”和“静止”的“空间”的相互关系，中华古人，也早有认知并且作了语言描述：“地恒动而人不知，譬如闭舟而行不觉舟之运也。”

1632年出版的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》中，伽利略曾以“表明所有用来反对地球运动的那些实验全然无效的一个实验”为题，详细地叙述了封闭船舱内发生的现象。他写道：“把你和一些朋友关在一条大船甲板下的主舱里，再让你们带几只苍蝇、蝴蝶和其他小飞虫。船舱放一只大水碗，其中放几条鱼，然后挂上一个小水瓶，让它一滴一滴地流到下面一个宽槽里，船停着不动时鱼向各个方向随便运动。水滴滴进下面的罐子中。你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，向这一方向不比向另一个方向花更多的力。你双脚齐跳，无论向那个方向跳过的距离相等。当你仔细地观察这些事情后，再使船以任何速度前进，只要运动是匀速的，也不忽左忽右地摆动。你将发现，所有上述现象丝毫没有变化……”伽利略所要说明的一个根本思想是：不能以任何力学实验来判断舟是行还是止，从而证明地球是在运动的。最后，爱因斯坦推广了伽利略相对性原理，认为惯性系统中观察光学和电磁现象的规律不变，并把它作为狭义相对论两大基础之一。

由此说来，古籍《尚书纬·考灵曜》早于《对话》至少约1500年。上引《考灵曜》的这段话，可以说是后来所说伽利略相对性原理的最古老的叙述。^[2]

用坐船的动和静来解析上述相对性原理的诗作有宋人陈与义的七绝一首：

飞花两岸照船红，百里榆堤半日风。卧看满天云不动，不知云与我俱东。

还有一幅传神的图画如图1‐18‐2所示。

图1‐18‐2

此图上首，原有“时间与空间联姻”一语；此诗和画引自美国A．热所著《可怕的对称：现代物理学中美的探索》一书。^[3]

【注释】

[1]《中国大百科全书》编委会：《中国大百科全书·物理卷（下册）》，中国大百科全书出版社，1988年，第913页。

[2]《中国大百科全书》编委会：《中国大百科全书·物理学卷》，中国大百科全书出版社，2009年，第913－914页。

[3]［美］A．热著，荀坤，劳玉军译：《可怕的对称：现代物理学中美的探索》，湖南科学技术出版社，1999年。