3.3 相对性原理与后来物理学的重大发现相矛盾

前面提到，爱因斯坦的相对论本质上是一个关于对称性的理论，它要求物理学的规律都满足对称性，即物理规律从一个坐标系变换到另一个坐标系时，其数学形式（描述物理规律的数学方程）保持不变。然而，随着物理学的发展，“物理规律都是对称的”观念受到了挑战。1956年，杨振宁和李政道首先对这一观念进行了挑战，他们提出在弱相互作用中“宇称不守恒，左右不对称”。杨振宁和李政道的工作被证实后，物理学家们就面临一个重大难题，那就是为什么宇称守恒会破缺，是什么机制促使它发生的，1957年，美籍日本学者南部阳一郎提出了“对称性自发破缺”的观点，对此进行了理论解释。

1964年，两位美国物理学家克罗宁和菲奇对弱相互作用进行了更加深入细致的研究，他们发现除了P不对称外，CP也不对称，即CP对称也被破缺了。1972年，两位日本物理学家小林和益川，对CP对称性破缺的机理进行了研究，他们提出宇宙中存在6种夸克，在此之前，人们只知道3种夸克。他们的预言很快得到了证实，1974年发现了第4种夸克，1977年又发现了第5种夸克，最后1个夸克也于1995年被确认，至此，CP对称性破缺的机理得到了很好的解释。

上述这些工作都获得了诺贝尔物理奖，李政道和杨振宁的工作获得了1957年的诺贝尔奖，克罗宁和菲奇等人的工作获得了1980年的诺贝尔奖，南部阳一郎和另外两位日本学者则分享了2008年的诺贝尔物理奖。另外，他们的工作还给物理学带来一种新的观念，这就是物理学不是完全对称的。关于这个问题，2003年李政道在接受记者采访时，对此是这样论述的：

“在1956年以前，从经典物理到近代物理，都是对称的物理。1956年以后，大部分的物理现象都发现有不对称性。不仅是宇称不守恒和左右不对称，电荷的正负也不对称，时间反演也不对称，真空也不对称，因而夸克可以被禁闭，不同的中微子间可以互相转换变化，连质子也可能不稳定……当然，并不是1956年忽然改变了外界的宇宙，而是1956年我和杨振宁发表的宇称不守恒的文章，改变了整个物理学界以前在‘对称’观念上的一切传统的、根深的、错误的、盲目的陈旧见解。”

换句话说，在1956年以前，物理学还处于对称性的时代，然而，随着宇称不守恒的发现，物理学开始进入了一个新的时代——对称性破缺的时代。

“对称性破缺”这个名词对许多人来说还很陌生，那么，什么是“对称性破缺”呢？2008年，瑞典科学院决定授予南部阳一郎等3人诺贝尔物理奖时，为了让公众能够理解这个概念，瑞典皇家科学院的拉斯·布林克给出了一个通俗的例子。

他说“地球是圆的”这句话粗略地看是没有问题的，但是如果把“地球是圆的”作为一个公设提出来，作为所有研究工作的出发点就有问题了，因为“地球并不是严格的球形，地球的赤道直径比起联结地球南北极的直径略大一些。”另外，“地球上还有山川、盆地，因此，物理学家会说：‘地球的对称性有微弱的破缺’，这就是说，物理定律中包含着类似地球形状一样的决定对称性被破缺的原理。”[32]

拉斯·布林克通过上面这个例子形象地阐述了一个思想：地球是对称的（圆的），但又不是完全准确的球体，存在一些小小的偏差。这就是对称性破缺的基本思想，把这一思想用更准确的语言来表述，就是著名物理学家费曼的一句话：“物理学几乎都是对称的，但又不完全对称，总存在一个小小的例外或破缺。”这就是目前物理学家们关于对称性的一个基本观点。

今天，如果我们用这一观点对爱因斯坦理论进行重新考察，便不难发现爱因斯坦建立相对论时的指导——对称性思想，以及他所提出的一个基本原理——相对性原理，并非完全正确，因此，建立在相对性原理基础上的爱因斯坦理论，不可能是一个完整、准确的理论，这个理论一定存在问题。

那么，爱因斯坦相对论存在什么问题呢？下面，我们再换一个角度，把它上升到哲学的层面，看一看爱因斯坦理论究竟存在什么问题。