事經半個多世紀,但是情況至今沒有什麼改變,問題依然存在,判斷性的實驗尚未獲得成效。因此,光速不變原理仍然帶有“先驗”性質。因為光速不變性原理是現代物理學研究問題的主要依據,被稱為物理學柱石的基石。所以,這個問題一直是物理學研究的重要課題。

關於狹義相對性原理。狹義相對性原理要求物體在所有的慣性係內都是平權的。為了從實驗上驗證這個原理,必須從實驗方法上創造條件使所有類型的慣性係得以實現平權。然而,這一點在原則上是實現不了的。因為一個物體的慣性質量將隨著速度趨近於光速而無限增大,因此隨著速度的不斷增加,一組慣性係內,實行平權的可能性也就愈來愈小。顯然,慣性係平權的問題,有它自身的局限性和近似性。

目前國內外一些物理學工作者正在致力於探討是否存在著一個優越參照係的問題。這也表明對相對性原理進行深人研究是十分必要的。證實這個問題,實驗技術上的困難,是難以克服的。

關於光子靜止的質量等於零。狹義相對論要求光子靜止質M等於零這是一個命題。有人提出隻要將目前認為不變的光速,改為物體運動不可能逾越的極限速度,狹義相對論就可以回避光速不變性原理和光子靜止質量等於零的困難。也就是說,如果存在著物體運動的極限速度(就是目前的光速),這樣,狹義相對論的公式都相對於這個極限速度而言,可以保持不變。聯係到光子靜止質量可能有一個極小的數值,這個數值相應於光速可能有微小的變化。光子靜止質量究竟等於什麼樣的數值,有待深入研究。

我們回顧從亞裏士多德到牛頓再到愛^斯坦的科學發展過程,可以體會到,任何物理理論都有自己的成功和失敗的地方,或者有效和無效的範圍。解決老問題和提出新問題,往往是一個理論的兩個方麵。牛頓解決了許多亞裏士多德沒有解決的問題,但也留下了自己的困難。愛因斯坦解決了牛頓理論中的許多困難,但也帶來了新的問題。

愛因斯坦廣義相對論中最大的問題之一就是奇點。在黑洞解中有奇點,在宇宙學中也有奇點。引力坍縮的最終結局是奇點,大爆炸的起始點,也是一個奇點。奇點具有一係列奇異的性質,無限大的物質密度,無限大的壓力,無限彎曲的時空等等。

有一段時間,物理學家相信,奇點也許隻是數學形式上帶來的東西,實際上是可以避免的。如果不用完全對稱的幾何結構,也許就沒有奇點。但是70年代以來,霍金和潘羅西證明,在廣義相對論中,奇點是一個普遍的不可避免的東西。當把廣義相對論應用到宇宙學時,必然會出現奇點,就像牛頓力學在宇宙學中不可避免地要碰到某種無限大一樣。

牛頓體係中某些不合理的無限大,說明了牛頓理論在一定條件下就不再適用,廣義相對論中奇點的不可避免,可能也是廣義相對論局限性的一種表現。愛因斯坦本人也是這樣來看這些奇點的意義的。他說人們不可假定這些方程對於很高的場密度和物質密度仍然是有效的,也不可下結論說‘膨脹的起始’就必定意味著數學上的奇點。總之,我們必須明白,這些方程不可擴展到這樣的一些區域中去。

對於我們來說,我們必須去尋求可以擴展到愛因斯坦所說的這樣的區域中去的理論。在愛因斯坦之後,人們主要從兩方麵發展愛因斯坦的理論,一是把廣義相對論和量子論結合起來,—是把廣義相對論與其他的基本相互作用統一起來。

把廣義相對論與量子論結合起來,已經邊到了一些富有啟發性的結果。其中最重要的就是發現了黑洞的量子發射。

我們知道,在目前的世界中有四種基本相互作用,即引力作用、弱相互作用、電磁相互作用及強相互作用。弱相互作用和電磁相互作用的統一,已經在相當程度上得到了實驗的證實。強相互作用和引力相互作用又怎樣呢?是不是有更大的統一呢?這正是一個提到議事日程上來的問題。這個研究方向,就是統一場論。