重力的新图景

牛顿派的重力图景是一个作用于运动轨迹受到干扰的物体上的拽力。我想解释一下为什么这一图景必须被替换的理由，我必须再次提起著名的有关牛顿和苹果树的事例。重力的经典概念是基于牛顿对所发生的事物的解释，但现在必须要听听苹果怎么说了。按照一个观察者通常的自我中心主义看法，苹果认为自身是静止的。往下看苹果，看见包括牛顿在内的地面上的各种物体以加速度向上奔突与它相遇。苹果是否发明了解释它们行为的神秘的作用力或拽力？非也！苹果会指出它们加速的原因是非常明显的。牛顿正被他下面大地的分子击打着，这种击打是绝对的——对于参考体系不存在任何疑问，只要利用足够强大的放大装置，任何人都能够看到分子的动作并统计击打次数。按照牛顿自己的运动法则，这必然要给他一个加速度，这恰恰正是苹果所观察到的。牛顿不得不假定一个神秘的不可见力将苹果拽落，而苹果却能够指出把牛顿推向上方的明确的原因。

这个例子中苹果的观点如此占尽优势，使得我必须把状况稍做修正一点，以便给予牛顿公平的机会。因为我相信苹果只不过是过多地利用了单纯的、偶然的好机会。我将把牛顿置于重力消失的地心，因此他能够保持静止而无须支撑——不受击打。他往上眺望看见苹果掉落到地球表面，如在前面一样，他把这个归于他称为重力神秘拽力的作用。苹果往下眺望，也看见牛顿在接近它，但这一次，苹果不能把牛顿的加速度归于任何显明的击打，它也需发明一个作用于牛顿的神秘的拽力。

我们有两个参考坐标系：在一个坐标系中，牛顿是静止的，而苹果是加速度的；在另一坐标系上，苹果是静止的，而牛顿是加速度的。在这两种情形下，对于加速度均没有可见的原因。在这两个情形下，物体并未被外来的击打扰乱，二者可完全互换，没有理由说某个体系比另一个要更好。我们必须对干扰作用力设计一个新的图景，能够对这些体系不偏不倚。在这个新图景里，拽力不再适合了，因为如果我们把它附在苹果上，这样我们便有利于牛顿体系；如果我们把拽力附在牛顿身上，那又有利于苹果体系。[2]重力的本质或绝对的部分不能是作用在物体上的一种力，原因在于我们对力所作用的物体完全是茫然无知的，我们必须采用不同的图景。

古时的人都相信地球是平的，他们所探查过的可以在平面地图上表示而不会发生严重的变形。当发现了新的国家时，很自然地就想到把它们附加到平面地图里。众所周知的平面地图的例子是墨卡托的投影地图，你们可能会想起，地图上格陵兰岛的面积看起来大得荒唐，在其他的投影地图里，方向被扭曲得非常严重。现在那些依旧执迷于地球平面说的人们必然要假定，地图上显示的是格陵兰岛的实际面积——地图所显示上的距离是实际的距离。那么他们如何解释，在格陵兰岛的旅行者报告表明地图距离好像要比它们实际距离要短得多呢？我想他们怕是要创造一种理论，说在格陵兰岛居住着一个魔鬼，他在帮助旅客赶路。当然了，科学家是不会采用如此粗鲁的字句的，他要创造一个希腊—拉丁多音节字来指代似乎把路途缩短的神秘作用力，但那只是伪装而已。现在假定格陵兰岛的居民已经开发了他们自己的地理学，他们发现地球表面最重要的部分（格陵兰岛）能够在平面地图上表现出来而不发生严重的扭曲，但是当他们把远方的国家例如希腊画到地图时，其面积必定会夸大，或者在他们描画希腊地图上时，在希腊也活跃着一个恶魔使那里的旅程与它们在平面地图里现实的看起来不同。恶魔从未来过你们的地方，时常被他搅扰的都是其他人。现在我们理解了，真正的解释在于地球是弯曲的，恶魔彰显的活动是强把弯曲的表面变成一个平面地图，因而扭曲了事物的单纯性。

以上地球认识理论所发生的情形，对于空间—时间的理论也会发生。在地心静止着的观察者代表着基于通常的被称为平面空间—时间的传统原理所构建的空间和时间体系里所发生的事物，他能够确定近邻事件的位置而不扭曲其自然的单纯性。静止物体依然静止，若没有受到某种明显的扰动，例如打击，那么匀速运动物体依然保持匀速运动，光沿着直线行进。他把这平面体系扩展到地球表面，就遇到了下落苹果现象，这个新现象必须要由能说服苹果偏离它们正常的匀速运动的无形的作用力、即谓之重力的恶魔所解释。但是，我们也可以从下落的苹果的体系或升降机中的人的体系出发，在升降机体系中，静止的物体依然静止，匀速运动的物体依然匀速运动，但是，如我们所看到的，即使在升降机的角落里这种单纯性都开始丧失。如果眺望原野，比如说眺望地心，必须假定一个恶魔在活动，他推动着没有支撑的物体直立着（相对于升降机体系）。当我们从一个观察者转到另一观察者——从一个平面的空间—时间体系转到另一个空间—时间体系，恶魔活动的场景便转移了，它绝不在我们的观察者所在地，而是常常远去彼方。这个解决方案现在不是很明白了吗？恶魔只不过是当我们试图把弯曲的世界适应平面体系时所引起的复杂化。在平面空间—时间体系里标记世界时，我们使之扭曲，以使这个现象在它们的原始纯洁性里不会出现。承认世界的弯曲，则神秘的作用力便消失了——爱因斯坦把恶魔赶跑了。

切莫以为这种概念上的初步变化能够把我们带得足够远而获得重力的解释。我们寻求的不是一个解释，而是寻求一幅图景。这幅（看似很硬的）世界弯曲的图景是比一个按照选定的视点，在物体之间飞掠的不可捉摸的引力更易于把握。