| 写在前面： 1、本书是杜威拉森《New Light on Space and Time》一书的中译本，这本书没有复杂公式推导，可能是现有拉森物理学中最浅显易懂的一本，可以从中对拉森提出的宇宙“互反系统理论”有个定性的了解，看到该理论对当今物理学诸多难点问题的统一解释。理解拉森物理学最困难的部分可能是时空观的转变，而本书作为拉森物理学的入门读物正好合适。 2、译者翻译拉森物理学系列的目的是自我学习，当初的翻译只求自己能看懂，翻译力求“信”，不苛求“达雅”。此外，翻译的正确性和译者当前对拉森物理学思想的理解水平有关，将随着译者认识的不断深入而不定期的修正。 3、请读者用心去理解，不必盲从和妄加评论。 玄宇之光 |
时间与空间的新曙光翻译：玄宇之光2019.10.28 第一章（1） 介绍 在我以前的著作中，我已经开始提出一种关于物质宇宙结构的新理论，这种理论是对我从事了四分之一个多世纪的基本物理过程进行仔细和批判性重新检查的结果。从本质上讲，这个新理论正是科学界想要的产物。 |
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这是一个统一的理论;
所有支配物理活动分支的原则都是从相同的前提推导出来的：关于空间和时间本质的两个基本假设。这是一个自洽的理论，没有内在的矛盾和不一致。这是一个精确的理论;从假设得到的所有推论都与观察和测量的结果（在其精度范围内）完全吻合，或者至少与这些结果没有不一致。这是一个明确的理论;
这些假设的后果是具体的、明确的，在任何时候都不能采用“无能假设”或其他规避手段来避免承认（理论和实际的）差异。这是一个理性的理论;它对所发生的一切都提供了明确而具体的解释，而不需要借助特别的力量或先验的机构。这是一个完整的理论;
假设的逻辑和不可避免的推论，无论是定性的还是定量的，都描述了一个完整的理论宇宙，没有必要使用任何补充或辅助假设，也没有必要把观测的结果作为理论结构的基础，因为从假设中得到的理论推论提供了各种物理现象的存在——物质、辐射、电磁现象、引力等，以及建立这些实体之间的关系。
这种新的革命性的理论的出现，实际上是一个完整的、全面的、相互联系的系统理论，而不是一个单一的、适用性有限的理论，它不存在现有理论的弱点和矛盾，从而使物理科学能够克服它现在在许多领域所面临的严重困难，这决不是一种意料之外的现象。正如狄拉克所说:“大多数物理学家……人们倾向于认为，人们会找到一个统一的思想，把(现代科学的)所有这些问题一起解决。” 人们还普遍认识到，这种“总体性思想”将包括对现有思想的一些根本性修改。狄拉克特别警告我们，他所预测的“意想不到的新发展”可能需要“我们物理图像的剧烈变化”，他接着指出，这种改变的需要意味着当前理论中存在着严重的概念缺陷: “这可能意味着，在我们目前试图去思考一幅新的物理图景时，我们是在用不充分的物理概念来设置我们的想象力。”
在这里，我们清楚地陈述了当今物理学家的立场:他不会听取任何迫使他放弃已取得很大成功的基本思想的建议。埃文清楚。“8毫无疑问，一般的外行人会倾向于同情这种立场，而许多评论家对我以前的书中提出的观点的反应也表明了同样的态度。正如其中一个人所说，他对《反对原子的案例》的“主要批评”是，我强调了核理论的“每一个弱点和明显的失败”，而很少注意它的成功。所有这些人，门外汉、评论家和杰出的物理学家都没有抓住要点。决定一个理论最终命运的是它的弱点和失败，而不是它的成功。从最终生存的角度来看，它的成功，无论多么伟大，都是完全无关紧要的。即使是想要通过将现有理论与他们的后继者相结合而使其永垂不朽的哈滕也承认，这些理论所取得的任何成功都不能保证其有效性。“错误的理论，”他说，“可能是相当成功的，特别是如果它们是模糊的，并且它们的意义不能被清楚地给出。”
我们没有科学依据来证明宇宙必须有这些特性，但人们普遍认为它们是可取的，即使是那些在构建新理论的过程中被迫放弃一个或多个理论的科学家，也会感到遗憾和失落。
例如，尼尔斯·玻尔承认，在量子理论的发展中，这种“辞职”的行为“很有可能被看作是对希望的一种挫败感，而这种希望形成了原子观念的起点。”但是，现代科学已经与挫折和解，并得出结论，一个可以理解的万物理论是不可能实现的。“坚持完全合乎逻辑的解释将使科学变得不可能，”海森堡说。我们甚至被告知，为了取得进一步的进展，我们必须放弃现代理论中仍然存在的任何微小程度的可理解性。例如，卡佩克认为，“如果当前物理学危机的意义不能完全从我们的视野中消失，那么彻底抛弃现代物理学中的视觉和想象模型是绝对必要的。”
这篇论文做到了海森堡声称不可能做到的事:它以一种清晰而有逻辑的方式提出了一种理论，这种理论源于明确而毫不含糊的最初假设，这种假设既符合所有的经验，又在所有方面都是完全可以理解的。此外，它无视卡佩克的格言，很容易用图片和模型来表现。例如，原子的结构，当它从理论发展中出现时，仅仅用两块硬纸板就可以很清楚地表示出来，这一点将在后面的讨论中讨论。我决不认为新的理论结构是如此简单，任何人一眼就能完全掌握它。但是，与“现代物理学”不同的是，互反系统没有本质上模糊或不可理解的方面，而且在理论本身中没有任何东西应该阻碍其被清楚的理解。在这方面可能遇到的任何困难都是由于先前对其他思想路线的承诺所设置的障碍。戴森表示:
任何一门科学的新概念之所以难以掌握，原因总是一样的;当代科学家试图用以前存在的观念来描绘新概念。
在这个节骨眼上，问题自然出现了，这是怎么做到的呢?当现代物理学不得不牺牲所有这些特性来获得与经验的部分一致时，互反系统怎么可能在不牺牲这些理想特性(简单、易懂和理性)的情况下获得与经验的一致呢? 所使用方法的细节将在以后加以讨论，特别是在第四章，但是，我们可以借用布里奇曼的一句话来概括上述问题的答案，并说这项新工作的实质是拓宽了物理学理论的视野。
现代科学无法对其主要问题找到合乎逻辑和理性的解决办法，其不幸的后果之一是出现了这样一种倾向，即把责任归咎于自然本身，而不是理论家们努力的不足。正如Bridgman在声明中所表达的那样:
我们现在所面临的革命来自于最近发现的新事实，对此的唯一解释是，我们相信自然是可以理解的，是受规律制约的，这种信念源于我们视野的狭隘，如果我们充分扩展我们的研究范围，我们就会发现大自然从本质上讲，它的构成要素既不可理解，又不受规律的制约。
这里的困难在于，布里奇曼(以及他所表达观点的物理学家群体)未能区分实验视界和理论视界。当人们努力去理解他所观察到的事物的理论视野与他的实验和观察视野同时广泛时，自然就是理性的和可理解的。一个世纪以前确实如此。当时，实验的范围并没有超出牛顿和他的继任者们所制定的物理定律——所谓的“经典定律”——所适用的范围，因此，已知的物理现象通常是可以理解的，并且能够得到明确的理论表述。后来，实验科学的发展把观察性的知识带入了一个全新的领域，人们发现在这些领域，经典的关系不再适用。因此，现代物理学家试图找到范围更广、更普遍的定律，但他们发现不可能保证这种更广的覆盖范围，也不可能保持经典关系的清晰和毫不含糊的性质。正如布里奇曼所说，他们对这些事实所能作出的唯一解释是，自然本身是不理性的或不可理解的，因此，现代理论的构建没有考虑到这两种品质，而这两种品质以前被认为是首要的前提。
不是每个人都愿意接受这种情况。例如，薛定谔(Er win Schrodinger)说:“面对这场危机(在物理理论中)，许多人认为没有客观的现实图景是可能的。”然而，我们中间的乐观主义者(我认为自己是其中之一)认为这种观点是一种哲学上的奢侈，它产生于绝望。路易·德·布罗意(Louis de Broglie)明确地告诉我们，“在我看来最令人向往的是……”回到精确的时空表征，这可以给他们应该描绘的东西一个清晰的画面。“W。H. Watson对这一观点的评论如下:
德布罗意知道，实验物理学研究的不是想象中的虚构，而是我们生活的真实世界。当我们研究自然时，物理理论必须符合我们所依赖的现实。因此，德布罗意不倾向于接受波粒二象性，除非设想一种物理机制，可以把一个电子从它的来源传送到它被探测到的地方。
沃森引用了哥本哈根l·罗森菲尔德(L. Rosenfeld)的一段话，“年轻的物理学家对量子力学基本概念的正确性提出了质疑”，并指出“原因……可能是简单的一个，他们不满意这些想法，至少是按照当前的方式提出的。” 要认识到这种反应是不可避免的，只需要对人性有一个非常基本的认识。困惑的一代物理学家可能会放弃对自然的理解，用薛定谔的话来说，这是“出于绝望而产生的奢侈”，但他们不能把这种放弃强加给下一代。Alexandre Koyre非常清楚地陈述了这个情况:
现代科学家已经增加了许多细节，当然，在观点上也有了一些重大的变化，但基本上现代科学研究的对象就是牛顿所想象的宇宙。无论做了什么修改，都不是为了扩展理论的视野，而是为了使理论更“抽象”，这是目前流行的“模糊”的委婉说法。爱因斯坦假定空间和时间之间的关系与牛顿的思想完全无关，他剥夺了这些实体的重要性，使它们失去了牛顿赋予它们的许多持久性，但爱因斯坦的空间和时间与牛顿研究的空间和时间是一样的。相对主义者对这些实体的定义，他对“时间连续体的单向、单值、一维特性”的假设，以及他对空间固有性质的相应假设，都得到了牛顿的充分肯定。同样地，量子理论家已经成功地将波和粒子完美地纠缠在一起，但是“波”和“粒子”是来自牛顿的宇宙的概念。海森堡用他的测不准原理把原子物理学家的思想引入了一些全新的渠道，他的测不准原理断言，一个粒子不可能同时具有特定的动量和特定的位置，但是在这里，“动量”和“位置”对海森堡的意义和对牛顿的意义是一样的。
不幸的是，这些数学理论，或任何其他没有罗素所提及的宇宙“扩大视野”益处的理论，都不能使新发现的物理事件变得可理解，也不能导致这些事件所遵循的理性法则。不可避免的是，物理学家们越是努力地将这些理论与事实联系起来，理论就会变得越混乱、越模糊，理论家们也就越相信“世界在本质上是不合理的，不可理解的”。”
在本卷的其余部分，连同本丛书的前几卷，都提出了证实前几页所述的证据。在大多数情况下，陈述本身是结论性的。在作出肯定和毫不含糊的声明时，不需要任何论据来证明它是肯定和毫不含糊的; 当读到最后一页时，没有遇到任何特别的假设，无论是明示的还是暗示的，就不需要进一步的证据来证明作品中没有使用主观臆断; 当物理科学的所有主要的分支都被详细地讨论过之后，就不需要争论这个理论是否完整和全面了;等等。需要考虑的关键问题是，新的理论体系是否如我主张的那样，是对物质宇宙的真实而准确的描述。
这似乎是一个很明确的问题，可以很容易地进行决定性的测试，如果我们是在知识的真空中运作，那么做出决定时就可以不参考过去的历史或个人的偏好和偏见，这无疑是正确的。但是，多年来对那些不真实、不能准确反映事实的理论所作的研究，给科学这一职业的思想带来了一些奇怪的因素。原则上，情况已经足够清楚了。正如菲利普·弗兰克所说:
这种新的革命性的理论的出现，实际上是一个完整的、全面的、相互联系的系统理论，而不是一个单一的、适用性有限的理论，它不存在现有理论的弱点和矛盾，从而使物理科学能够克服它现在在许多领域所面临的严重困难，这决不是一种意料之外的现象。正如狄拉克所说:“大多数物理学家……人们倾向于认为，人们会找到一个统一的思想，把(现代科学的)所有这些问题一起解决。” 人们还普遍认识到，这种“总体性思想”将包括对现有思想的一些根本性修改。狄拉克特别警告我们，他所预测的“意想不到的新发展”可能需要“我们物理图像的剧烈变化”，他接着指出，这种改变的需要意味着当前理论中存在着严重的概念缺陷: “这可能意味着，在我们目前试图去思考一幅新的物理图景时，我们是在用不充分的物理概念来设置我们的想象力。”
在这里，我们清楚地陈述了当今物理学家的立场:他不会听取任何迫使他放弃已取得很大成功的基本思想的建议。埃文清楚。“8毫无疑问，一般的外行人会倾向于同情这种立场，而许多评论家对我以前的书中提出的观点的反应也表明了同样的态度。正如其中一个人所说，他对《反对原子的案例》的“主要批评”是，我强调了核理论的“每一个弱点和明显的失败”，而很少注意它的成功。所有这些人，门外汉、评论家和杰出的物理学家都没有抓住要点。决定一个理论最终命运的是它的弱点和失败，而不是它的成功。从最终生存的角度来看，它的成功，无论多么伟大，都是完全无关紧要的。即使是想要通过将现有理论与他们的后继者相结合而使其永垂不朽的哈滕也承认，这些理论所取得的任何成功都不能保证其有效性。“错误的理论，”他说，“可能是相当成功的，特别是如果它们是模糊的，并且它们的意义不能被清楚地给出。”
我们没有科学依据来证明宇宙必须有这些特性，但人们普遍认为它们是可取的，即使是那些在构建新理论的过程中被迫放弃一个或多个理论的科学家，也会感到遗憾和失落。
例如，尼尔斯·玻尔承认，在量子理论的发展中，这种“辞职”的行为“很有可能被看作是对希望的一种挫败感，而这种希望形成了原子观念的起点。”但是，现代科学已经与挫折和解，并得出结论，一个可以理解的万物理论是不可能实现的。“坚持完全合乎逻辑的解释将使科学变得不可能，”海森堡说。我们甚至被告知，为了取得进一步的进展，我们必须放弃现代理论中仍然存在的任何微小程度的可理解性。例如，卡佩克认为，“如果当前物理学危机的意义不能完全从我们的视野中消失，那么彻底抛弃现代物理学中的视觉和想象模型是绝对必要的。”
这篇论文做到了海森堡声称不可能做到的事:它以一种清晰而有逻辑的方式提出了一种理论，这种理论源于明确而毫不含糊的最初假设，这种假设既符合所有的经验，又在所有方面都是完全可以理解的。此外，它无视卡佩克的格言，很容易用图片和模型来表现。例如，原子的结构，当它从理论发展中出现时，仅仅用两块硬纸板就可以很清楚地表示出来，这一点将在后面的讨论中讨论。我决不认为新的理论结构是如此简单，任何人一眼就能完全掌握它。但是，与“现代物理学”不同的是，互反系统没有本质上模糊或不可理解的方面，而且在理论本身中没有任何东西应该阻碍其被清楚的理解。在这方面可能遇到的任何困难都是由于先前对其他思想路线的承诺所设置的障碍。戴森表示:
任何一门科学的新概念之所以难以掌握，原因总是一样的;当代科学家试图用以前存在的观念来描绘新概念。
在这个节骨眼上，问题自然出现了，这是怎么做到的呢?当现代物理学不得不牺牲所有这些特性来获得与经验的部分一致时，互反系统怎么可能在不牺牲这些理想特性(简单、易懂和理性)的情况下获得与经验的一致呢? 所使用方法的细节将在以后加以讨论，特别是在第四章，但是，我们可以借用布里奇曼的一句话来概括上述问题的答案，并说这项新工作的实质是拓宽了物理学理论的视野。
现代科学无法对其主要问题找到合乎逻辑和理性的解决办法，其不幸的后果之一是出现了这样一种倾向，即把责任归咎于自然本身，而不是理论家们努力的不足。正如Bridgman在声明中所表达的那样:
我们现在所面临的革命来自于最近发现的新事实，对此的唯一解释是，我们相信自然是可以理解的，是受规律制约的，这种信念源于我们视野的狭隘，如果我们充分扩展我们的研究范围，我们就会发现大自然从本质上讲，它的构成要素既不可理解，又不受规律的制约。
这里的困难在于，布里奇曼(以及他所表达观点的物理学家群体)未能区分实验视界和理论视界。当人们努力去理解他所观察到的事物的理论视野与他的实验和观察视野同时广泛时，自然就是理性的和可理解的。一个世纪以前确实如此。当时，实验的范围并没有超出牛顿和他的继任者们所制定的物理定律——所谓的“经典定律”——所适用的范围，因此，已知的物理现象通常是可以理解的，并且能够得到明确的理论表述。后来，实验科学的发展把观察性的知识带入了一个全新的领域，人们发现在这些领域，经典的关系不再适用。因此，现代物理学家试图找到范围更广、更普遍的定律，但他们发现不可能保证这种更广的覆盖范围，也不可能保持经典关系的清晰和毫不含糊的性质。正如布里奇曼所说，他们对这些事实所能作出的唯一解释是，自然本身是不理性的或不可理解的，因此，现代理论的构建没有考虑到这两种品质，而这两种品质以前被认为是首要的前提。
不是每个人都愿意接受这种情况。例如，薛定谔(Er win Schrodinger)说:“面对这场危机(在物理理论中)，许多人认为没有客观的现实图景是可能的。”然而，我们中间的乐观主义者(我认为自己是其中之一)认为这种观点是一种哲学上的奢侈，它产生于绝望。路易·德·布罗意(Louis de Broglie)明确地告诉我们，“在我看来最令人向往的是……”回到精确的时空表征，这可以给他们应该描绘的东西一个清晰的画面。“W。H. Watson对这一观点的评论如下:
德布罗意知道，实验物理学研究的不是想象中的虚构，而是我们生活的真实世界。当我们研究自然时，物理理论必须符合我们所依赖的现实。因此，德布罗意不倾向于接受波粒二象性，除非设想一种物理机制，可以把一个电子从它的来源传送到它被探测到的地方。
沃森引用了哥本哈根l·罗森菲尔德(L. Rosenfeld)的一段话，“年轻的物理学家对量子力学基本概念的正确性提出了质疑”，并指出“原因……可能是简单的一个，他们不满意这些想法，至少是按照当前的方式提出的。” 要认识到这种反应是不可避免的，只需要对人性有一个非常基本的认识。困惑的一代物理学家可能会放弃对自然的理解，用薛定谔的话来说，这是“出于绝望而产生的奢侈”，但他们不能把这种放弃强加给下一代。Alexandre Koyre非常清楚地陈述了这个情况:
现代科学家已经增加了许多细节，当然，在观点上也有了一些重大的变化，但基本上现代科学研究的对象就是牛顿所想象的宇宙。无论做了什么修改，都不是为了扩展理论的视野，而是为了使理论更“抽象”，这是目前流行的“模糊”的委婉说法。爱因斯坦假定空间和时间之间的关系与牛顿的思想完全无关，他剥夺了这些实体的重要性，使它们失去了牛顿赋予它们的许多持久性，但爱因斯坦的空间和时间与牛顿研究的空间和时间是一样的。相对主义者对这些实体的定义，他对“时间连续体的单向、单值、一维特性”的假设，以及他对空间固有性质的相应假设，都得到了牛顿的充分肯定。同样地，量子理论家已经成功地将波和粒子完美地纠缠在一起，但是“波”和“粒子”是来自牛顿的宇宙的概念。海森堡用他的测不准原理把原子物理学家的思想引入了一些全新的渠道，他的测不准原理断言，一个粒子不可能同时具有特定的动量和特定的位置，但是在这里，“动量”和“位置”对海森堡的意义和对牛顿的意义是一样的。
不幸的是，这些数学理论，或任何其他没有罗素所提及的宇宙“扩大视野”益处的理论，都不能使新发现的物理事件变得可理解，也不能导致这些事件所遵循的理性法则。不可避免的是，物理学家们越是努力地将这些理论与事实联系起来，理论就会变得越混乱、越模糊，理论家们也就越相信“世界在本质上是不合理的，不可理解的”。”
在本卷的其余部分，连同本丛书的前几卷，都提出了证实前几页所述的证据。在大多数情况下，陈述本身是结论性的。在作出肯定和毫不含糊的声明时，不需要任何论据来证明它是肯定和毫不含糊的; 当读到最后一页时，没有遇到任何特别的假设，无论是明示的还是暗示的，就不需要进一步的证据来证明作品中没有使用主观臆断; 当物理科学的所有主要的分支都被详细地讨论过之后，就不需要争论这个理论是否完整和全面了;等等。需要考虑的关键问题是，新的理论体系是否如我主张的那样，是对物质宇宙的真实而准确的描述。
这似乎是一个很明确的问题，可以很容易地进行决定性的测试，如果我们是在知识的真空中运作，那么做出决定时就可以不参考过去的历史或个人的偏好和偏见，这无疑是正确的。但是，多年来对那些不真实、不能准确反映事实的理论所作的研究，给科学这一职业的思想带来了一些奇怪的因素。原则上，情况已经足够清楚了。正如菲利普·弗兰克所说: