可是實際上（相對于鐵路路基來考慮）這個觀察者正在朝著來自B的光線急速行進，同時他又是在來自A的光線的方向前行進，因此這個觀察者將先看見來自B發(fā)出的光線，后看見自A發(fā)出的光線，所以，把列車當(dāng)作參考物體的觀察者就必然得出這樣的結(jié)論，即雷電閃光B先于雷電閃光A發(fā)生，這樣我們就得出以下的重要結(jié)果：

對于路基是同時的若干事件，對于火車并不是同時的，反之亦然（同時性的相對性）。每一個參考物體(坐標(biāo)系)都有它自身的特殊的時間；除非我們講出關(guān)于時間的陳述是相對于哪一個參考物體的，否則關(guān)于一個事件的時間的陳述就沒有意義”（注1，第22頁）。

如果認真思考愛因斯坦這段話中的“反之亦然”（“對于路基是同時的若干事件，對于火車并不是同時的，反之亦然（同時性的相對性）”，我們不難發(fā)現(xiàn)愛因斯坦的朋友Paul Langevin的“雙胞胎悖論”其實違背了愛因斯坦的核心理念“同時性的相對性” ：火箭上的人完全有理由認為是地球上的雙胞胎在飛速離他而去，因而是地球上的雙胞胎“時間變慢”從而“更年輕”。

伯格森認為，“兩個雙胞胎同時比對方年輕”是邏輯矛盾，因此正確的結(jié)論應(yīng)該還是回到地球后“年齡不變”。可以說，在堅持“同時性的相對性”上，伯格森比愛因斯坦的好友Paul Langevin更堅持了愛因斯坦的精神！順便說，Paul Langevin 1944年加入了法國共產(chǎn)黨，成為抵抗法西斯的地下運動的骨干，他的女兒被德國占領(lǐng)軍送入了奧斯維辛集中營（注2）。

愛因斯坦本人沒有想到“雙胞胎悖論”，但當(dāng)他的好友PaulLangevin1911年提出它后，愛因斯坦也感到好玩有趣，但他很快認識到火箭離開和返回地球都涉及“加速度”。自1905年提出針對勻速運動的慣性系的“狹義相對論”之后（即自然規(guī)律對于做勻速運動的慣性系都是等效的，如光速在所有慣性系中都不變），愛因斯坦一直在苦苦探索把“加速運動”的參照系也包容進來的“廣義相對論”。

用他的原話說：“我們把廣義相對性原理理解為如下陳述：所有參照系不論它們的運動狀態(tài)如何，對于描述自然現(xiàn)象（表述普遍的自然規(guī)律）都是等效的”（同注1，第52頁）。1907年的一天，愛因斯坦坐在他在瑞士伯爾尼專利局辦公室（1905年他提出“狹義相對論”后仍然無法在大學(xué)里找到教職）里突然想到，一個跳樓的人一定感受不到他自己的重量，這使愛因斯坦“頓悟”到“引力質(zhì)量”和“慣性質(zhì)量”的等價性，亦即加速度和引力的等價性( 1922年愛因斯坦訪問日本時回憶說:“I was sitting in a chair in the patent office in Bern when all of a sudden a thought occurred to me: if a person falls freely he will not feel his own weight. I was startled. This simple insight made a deep impression on me. It impelled metoward a theory of gravitation” (注3))

這一“頓悟”使愛因斯坦找到了從狹義相對性原理擴展到廣義相對性原理的路徑，即他自己所說的：

“讓我們輪回到我們的舊相識，勻速向前行駛的火車車廂，來設(shè)想一番，只要車廂作勻速運動，車廂里的人就不會感到車廂的運動。由于這個理由，他可以毫不勉強地作這樣的解釋，即這個例子表明車廂是靜止的，而路基是運動的。

如果車廂的運動變?yōu)榉莿蛩龠\動，例如使用制動器猛然剎車，那么車廂里的人就經(jīng)驗到一種相應(yīng)的朝向前方的猛烈沖動，這種減速運動由物體相對于車廂里的人的力學(xué)行為表現(xiàn)出來。這種力學(xué)行為與上述的例子里的力學(xué)行為是不同的；因此，對于靜止的或作勻速運動的車廂能成立的力學(xué)定律，看來不可能對于作非勻速運動的車廂也同樣成立。

由于這個原因，我們感到在目前不得不暫時采取與廣義相對性原理相反的做法而特別賦予非勻速運動以一種絕對的物理實在性。但是在下面我們不久將會看到，這個結(jié)論是不能成立的?！?（同注1，第52頁）

在“頓悟”到“加速度”和“引力”的等價性后，愛因斯坦就可以解釋為何“賦予非勻速運動以一種絕對的物理實在性”是錯誤的：

“車廂里的觀察者由于剎車而經(jīng)驗到一種朝向前方的沖動，并由此察覺車廂的非勻速運動（阻滯），這一點當(dāng)然是真實的。但是誰也沒有強迫他把這種沖動歸因于車廂“實在的”加速度（阻滯）。

他也可以這樣解釋他的經(jīng)驗：“我的參考物體（車廂）一直保持靜止。但是，對于這個參考物體存在著（在剎車期間）一個方向向前而且對于時間而言是可變的引力場。在這個場的影響下，路基連同地球以這樣的方式作非勻速運動，即它們的向后的原有速度是在不斷地減小下去”（同注1，第58頁）。

因此，“跳樓的人感受不到自己的重量”這一簡單而深刻的洞察竟然是廣義相對論形成的關(guān)鍵。愛因斯坦立刻從“廣義相對性原理”得出若干可以實驗檢驗的推論。

例如，相對于勻速運動參照系的沿直線傳播的光線，在加速運動參照系看來，它的路線就不再是一條直線。而根據(jù)“加速度”和“引力”的等價性，愛因斯坦推論出“光線在引力場中一般沿曲線傳播”（同注1，第62頁）。1919年5月29日，英國皇家天文學(xué)會的觀測隊在巴西和西非拍攝的日全食照片證實了光線在太陽引力場的偏轉(zhuǎn)（沒有日食時，因為陽光太強烈，觀測不到光線可能的偏轉(zhuǎn)），從而使愛因斯坦揚名世界。

因為“廣義相對論”是關(guān)于引力的新理論，愛因斯坦幾乎立刻在廣義相對論的基礎(chǔ)上創(chuàng)立了現(xiàn)代宇宙學(xué)。

愛因斯坦在1915-1916年間正式發(fā)表了“廣義相對論”。1918年，他用“廣義相對論”回答“雙胞胎悖論”（注4）, 從而繞過了伯格森所謂“狹義相對論”導(dǎo)致“兩個雙胞胎同時比對方年輕”的邏輯矛盾。

（狹義和廣義相對論的時間變換公式）

研究科學(xué)史的學(xué)者幾乎公認，如果沒有愛因斯坦，“狹義相對論”在1905年左右也會出現(xiàn)。但如果沒有愛因斯坦的“跳樓頓悟”，“廣義相對論”可能至今也還沒有誕生。

事實上，洛倫茲（荷蘭物理學(xué)家，1901年諾貝爾物理學(xué)獎得主）和彭加萊（法國數(shù)學(xué)物理學(xué)家，劉慈欣“三體”小說中“三體問題”的提出者）在1900年左右已經(jīng)提出和愛因斯坦“狹義相對論”完全一樣的數(shù)學(xué)公式。但是，他們還是相信代表絕對時空的“以太”的存在，因此“同時性的相對性”對他們來說只是“局部表象”。（注5）愛因斯坦的革命性貢獻在于突破了“絕對時空觀”。

然而，“狹義相對論”的“同時性的相對性”確實挑戰(zhàn)了“時間的客觀流逝”的日常直覺, 而再進一步，愛因斯坦晚年好友哥德爾1949年提出的“廣義相對論”宇宙學(xué)場方程的“旋轉(zhuǎn)解”（rotating solution）則挑戰(zhàn)了“時間的不可逆性”，因為“旋轉(zhuǎn)解”許可“時間旅行”(timetravel)，即人可以回到自己的過去。

能讓生活可逆的“時間旅行”顯然對人的日常生活經(jīng)驗來說是“天方夜譚”。普魯斯特的“追憶似水年華”的前提是“時間不可逆”，他認為“重現(xiàn)往日的時光”的唯一可能是“非自愿記憶”，例如在把過去常吃的小點心放進茶里的一瞬間，昔日生活的場景突然重現(xiàn)。

普魯斯特認為自己的表姐夫伯格森沒有做出“自愿記憶”和“非自愿記憶”的關(guān)鍵區(qū)分。不過，普魯斯特還是密切關(guān)注伯格森和愛因斯坦的辯論并把與伯格森的交往匿名寫進小說里（注6）。

哥德爾在證明了愛因斯坦宇宙學(xué)場方程存在“旋轉(zhuǎn)解”從而使“時間旅行”成為可能之后，進一步否定了“時間的客觀流逝”。

他論證說，既然“同時性的相對性”和“時間倒流”使人對時間流逝的主觀感受不再對應(yīng)于客觀的時間流逝，我們就根本沒有理由假定客觀的時間流逝是存在的。（他的原話是：“if the experienceof the lapse of time can exist without an objective lapse of time, no reasoncan be given why an objective lapse of time should be assumed at all”(注7)）。因此，時間流逝在哥德爾看來是一種主觀幻覺。為什么哥德爾會得出這樣“極端”的結(jié)論？哥德爾晚年和華裔著名數(shù)理邏輯學(xué)家王浩有多次深談，但王浩先生也沒有給出答案。王浩認為，哥德爾并非全然是柏拉圖主義者，而是在形式主義和直覺主義的辯證思維中（注8）。

一個未解的疑團是：哥德爾在證明了劃時代的數(shù)理邏輯“不完全定理”之后，得出結(jié)論說希爾伯特的形式主義公理化系統(tǒng)不能恰當(dāng)?shù)乇磉_算數(shù)直覺，但他為何在證明愛因斯坦場方程存在“時間倒流”的旋轉(zhuǎn)解后，不說愛因斯坦“廣義相對論”不能恰當(dāng)?shù)乇磉_人們的時間直覺，而是說客觀的時間流逝根本不存在呢？（注9）

哥德爾這一嚴重違背人的日常生活直覺的時間觀，使得著名宇宙學(xué)家霍金坐不住了，他專門針對哥德爾的導(dǎo)致時光倒流的“旋轉(zhuǎn)解”提出了“時間流逝保護假設(shè)”（ “ChronologyProtection Conjecture” ）(注10)。但是，另一位著名宇宙學(xué)家斯莫林(Lee Smolin)認為，霍金的“時間流逝保護假設(shè)”缺乏充分的物理學(xué)和認識論的論證。

在2013年的“時間再生”一書中，斯莫林指出，必須對廣義相對論給出新的解釋，才能回應(yīng)哥德爾的時間幻覺論，在理論上論證時間在宇宙演化中的客觀現(xiàn)實性。斯莫林本人在物理學(xué)研究中的貢獻主要是創(chuàng)立“圈量子引力”理論 。

但在對廣義相對論的新解釋上，他最推崇的是一個奇人朱里安.巴伯 （Julian Barbour）。巴伯雖然1974年時就已經(jīng)在“自然“雜志（“Nature”）上發(fā)文，但還是覺得“自我雇傭”（self-employment）---自己接活翻譯來謀生——比在物理學(xué)系任教更給他時間獨立思考,經(jīng)過40多年的努力，他終于創(chuàng)立了對廣義相對論的新解釋和替代：“形狀動力學(xué)（shape dynamics）”。 霍金的合作者，著名牛津的數(shù)學(xué)物理學(xué)家彭羅斯(Roger Penrose)跟斯莫林第一次見面時說，如果你想理解時間，去和巴伯談?wù)劊ㄗ?1）

（JulianBarbour）

斯莫林在“時間再生”一書中這樣介紹巴伯的“形狀動力學(xué)”對廣義相對論的新解釋：

“這一扭轉(zhuǎn)乾坤的理論被稱為形狀動力學(xué)（shape dynamics）。它的主要原理是：物理學(xué)中所有的真實性均為與物體形狀相關(guān)，所有真實的變化都是形狀的變化。物體的尺度在這一理論中沒有意義，認為一個物體有一個內(nèi)在不變的尺度，不過是一種假象。

如果你知道相對論的基本概念，那么理解形狀動力學(xué)就變得非常簡單。形狀動力學(xué)不過是相對論非常自然的延伸。讓我們回憶一下“同時性”這個概念：只有當(dāng)兩個事件在空間上相鄰，我們談?wù)搩蓚€事件是否同時發(fā)生或是排列兩個事件在時間上的先后，才是有意義的。當(dāng)我們討論事件的因果關(guān)系時，往往會引發(fā)后一個話題。

但當(dāng)兩個事件在空間上相隔甚遠，對于不同的觀測者來說，它們在時間上的先后變得不再絕對。對于一些觀測者來說，兩件事同時發(fā)生，對于其他人來說，兩件事有前有后。