“但是,因為我們不能區分開一種時間的量和另一種時間的量。我們隻能用其中發生的事件來證明它們。對空間也是如此,因為它與物體占據的地方相關,我們隻能根據某一事件來描述這一事件的時間,根據這一物體占據的空間來描述物體的位置,因而,我們的一切知識包括時空,在本質上都是相對的……“
在這個問題上,我們的整個進步可以看成是一切物理現象相對學說的逐漸發展。位置是相對的,因為我們不能在不談到它與別的東西的關係時談位置。關於運動和靜止的語言都不能完全地排除它們絕對可衡量的觀念。但在我們的日常語言中,我們總是認為地球是不動的。
“在空間裏沒有界碑,空間的任何部分都是一樣的,因而我們不能說我們在哪裏,我們可以說,現在在海上。但如果沒有星座,沒有指南針,沒有風,沒有潮,就不能說出我們在向什麼方向航行。我們可以計算出某個物體與它相鄰物體之間距離的數字,但我們不知道這些物體在空間中是如何運動的。”
麥克斯韋這些議論是極其精辟深刻的,他好像思考過愛因斯坦思考的問題。
愛因斯坦早期並沒有明晰地表述相對論原理,但麥克斯韋靠他的基督教信仰曾這樣講了這種相對性:
“當一個人獲得了組字習慣的時候,他不會自找麻煩地形成與它們對應的思想。對他來說,形成一個相對知識和所謂的絕對知識之間的對立,能指出我們對一個點(作為我們才能界限的例子)的絕對位置的無知,任何人隻要他設想一下意識到一個點的絕對位置的心理狀態,總會滿意於我們的相對位置。”麥克斯韋實際是站在基督教神學的立場上論述了相對論的原理:上帝造了萬物和人類,並把萬物和每個人都安排在它最合適的位置上。任何一個人都應滿足於自己在世界上所處的地位,因為這是上帝的安排。神學與科學殊途同歸了。
不過,麥克斯韋又把他的電磁方程放在以太中,對此,他又是矛盾不定的,他似乎相信自己方程的永恒性,但他又不認識這種不變性必須自動擴大到以太才行。他的惟一目的是使電磁場服從他的方程,他似乎不相信“相對運動也可以發現以太不能提供絕對的參照係”。
“靜止與運動,沒有科學的含義,如果指的是相對運動的話,它可以指任何東西;如果它指絕對運動的話,它隻能指空間中某種固定的媒體。”
在當時,關於以太,有兩種不同的理論觀點,即弗瑞奈的和斯托克斯的。弗瑞奈看到光是橫波,因而他設想以太是一種剛體,但若如此,就會出現這樣一個問題:那又如何解釋地球在以太中自由自在、毫無阻礙地運動呢?為了解決這個矛盾,他又設想以太能像水那樣流動。斯托克斯設想以太是一種有黏滯性的流體,但由於光的振動頻率很高,它又好像是固體。由於地球運動的速度很慢,所以地球又能推開它前進。
1864年麥克斯韋說他建造了可以用來檢驗這兩種以太理論的模型。在斯托克斯的理論中,地球表麵的以太事實上是靜止的,而弗瑞奈的以太則是運動的。麥克斯韋的實驗失敗了。於是他又轉向天文學。但又失敗了。這個問題最後由愛因斯坦解決了。愛因斯坦說,“應當忘記以太,所有的運動都是相對的,光速是絕對的,不變的”。從這裏,他引出了(狹義相對論)又過了20年,愛因斯坦又提出了廣義相對論——即對引力所作的係統的相對主義的解釋。他成功的關鍵是把牛頓的運動定律等同於他引力定律中質量的觀念,這二者之間似乎沒有必然的聯係。愛因斯坦之前的物理學家們也已注意到這兩種類型質量的不必然的同一。
麥克斯韋在他的《物質與運動》中充分研究了這個觀點,認為質量是一種動力學上的量,被牛頓的運動定律來限定。
麥克斯韋還發現引力的一個驚人的事實,即,在相同的距離上引力等同地作用於所有物質的等同的質量。他發現了這裏有矛盾,但沒有解決它,正是愛因斯坦的工作把他的這種觀察轉化成了瑰麗輝煌的理論。