4．从牛顿的绝对时空观到爱因斯坦的相对时空观
阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein，1879年3月14日—1955年4月18日）早在16岁时就在想一个问题，如果一个人以光速运行，他将看到一幅什么样的世界景象呢？电磁波是不是就像凝固了那样静止不动呢？如果是那样，电动力学就完了。看起来，电动力学的麦克斯韦方程只对于一个绝对静止不动的参考系即以太参考系是成立的。可是这与牛顿力学所遵从的惯性系等效原理相矛盾。所有的牛顿定律对于所有的惯性系都是成立的，伽利略恰当地称之为相对性原理。他的著名实验是，一个坐在船舱里的人无论用什么物理实验，也无法确定该船是否在相对于河流做匀速直线运动即惯性运动。可是，电动力学为什么不遵从伽利略的相对性原理呢？
1905年3月，爱因斯坦发表“量子论”，提出光量子假说，解决了光电效应问题。4月向苏黎世大学提出论文《分子大小的新测定法》，取得博士学位。5月完成论文《论动体的电动力学》，独立而完整地提出狭义相对性原理，开创物理学的新纪元。这一年因此被称为“爱因斯坦奇迹年”。
爱因斯坦相对论所引起的物理学革命首先是时间空间观革命。这场革命的本质是恢复了物理时间作为测度时间的测度本性：时间必须是一个可观测量。时间作为一个可观测量具体体现在“同时性”的可操作性方面。牛顿力学认为存在一个普适的时间，它对不同地方、不同参照系都同样适用，因此，说两事件同时发生就带有绝对性：不论两事件发生在同一地点还是发生在不同地点，不论是从与事件相对静止的惯性系看，还是从与事件相对运动的惯性系看，都是同时的。经典力学主张同时性的绝对性。但是，这样的同时性却缺乏一个操作定义。
恢复测度时间之测度本质的举动，将时间、空间与物质运动重新联系在一起，特别是，从测度的角度看，时间与空间不再是独立不依的两个东西，而是相互不可分割的统一体中的两个方面。闵可夫斯基发展了这一思想，将时间与空间结合起来，组织成空-时概念。他指出，“空间自身和时间自身，被宣告退隐，唯有它们的某种结合来维持一个独立的实在……空间和时间消失在阴影中，唯有世界自身存在”。世界不再像传统所认为的，是三维空间中的物质客体在一维时间之中的演化，相反，世界本身就是一个四维的空-时流形，是一个整块宇宙。
正在人们忙于理解狭义相对论时，爱因斯坦正接近完成广义相对论。1916年，爱因斯坦在老同学格罗斯曼（Grossmann Marcell，1878年4月9日—1936年9月7日）的帮助下，运用黎曼几何完成了广义相对论的最终形式。在这个理论中，引力是被考虑的主要问题。按照牛顿力学，任何物体既有惯性质量，也有引力质量。牛顿第二定律中的质量是惯性质量，而万有引力定律中的质量是引力质量。人们通常理所当然地认为它们是相等的，把它们统称为质量，可是，这种相等是偶然的吗？狭义相对论与牛顿的万有引力理论实际上存在矛盾。在牛顿看来，引力是即时作用，引力场就像一个绝对时空的载体。这种看法为时空的相对性观念所不容。爱因斯坦将相对性原理推广到引力场中，指出引力场就相当于一个非惯性系。原则上人们对一个物体是正被加速还是正处在引力场中无法做出区分。这一原则被称为等效原理。惯性质量与引力质量相等是等效原理的一个自然的推论。广义相对论还指出，由于有物质的存在，空间和时间会发生弯曲，引力场实际上是一个弯曲的时空。
广义相对论成功地解释了“水星近日点的进动”“引力红移”和“引力场使光线偏移”等一系列牛顿力学体系中不能很好解释的现象，还成功地预言了“引力波”。
在此，我们需要辨析一下。无疑的，可以说，爱因斯坦的相对论“证伪”了牛顿的绝对时空观，但这只是科学的胜利，而不是逻辑的胜利，牛顿并没有犯逻辑错误。
我们说，逻辑要求概念清晰、前提真实、推理有效。尽管，牛顿推理的前提（绝对时空观）现在看来是不真实的，但在牛顿进行推理的时候，没有比绝对时空观更“真实”的前提了。本书中我们所谓的“前提真实”，是指前提是经过认真考证的，没有更真实的前提，而不是“绝对真实”的前提，因为谁也无法保证一个前提是绝对真实的。按照波普尔对于科学的定义，实际上任何一个科学结论在逻辑上都存在证伪可能性，事实上也不能排除终究会被证伪，由此可知，所谓“真实”是相对的、暂时的、有条件的，但这不能成为科学“不可靠”的说辞。正如我们在上一章所言，在范式未证伪之前，该科学是可信赖的。
有诡辩者说，既然科学不是绝对真实，那么这和迷信有什么区别呢？虽然科学不是绝对真实，但我们信赖的科学结论尚未被证伪。迷信要么是已经被证伪，要么是逻辑上根本不存在证伪可能性（伪科学），这是有本质区别的。
