天地运动的“相对论”
在中国古人看来,“天左旋,地右动。”也就是说,以天上星体的东升西落(左旋)来证明地的右旋运动。汉代王充提出了另一种看法:日月星体实际上是附着在天上作右旋运动的,只是因为天的左旋运动比起日月星体的右旋运动来要快,这才把日月星体当成左旋。这种情形就像蚂蚁行走在转动着的磨上,人们见不到蚂蚁右行,而只看见磨左转,因此以为蚂蚁也是左行的。我们暂且不管“天”是什么,是否在运动,仅从物理学看,王充等人的思想是高明的,他们不仅看到了相对运动,而且还企图以相对速度的概念来确定运动的“真实”情况。
在历史上,许多人参加了这场左右旋的争论。到了宋代,由于理学大师朱熹的名气,他所坚持的“左旋说”又占了上风。这场争论,长达二千多年。直到明代,伟大的科学家朱载堉作出物理判决之后,还争论未了。朱载堉说:“左右二说,孰是耶?曰,此千载不决之疑也。人在舟中,蚁行磨上,缓速二船,良驽二马之喻,各主一理,似则皆似矣。苟非凌空御气,飞到日月之旁,亲睹其实,孰能辨其左右哉?”天和地、人和舟、蚁和磨、快慢二船、良驽二马,如果没有第三者做参考坐标,就很难辨明它们各自的运动状态。从物理学看,两个彼此做相对运动的物体A和B,既可以看作A动B不动,也可以看作B动A不动。这两种看法都有效。若要争论它们的运动方向或谁动谁静,那真是“千载不决之疑”。朱载堉的回答完全符合运动相对性的物理意义。然而,朱载堉不明白,即使飞到日月旁,也不能“辨其左右”,而只能回答“似则皆似矣”。