正当全世界为相对论的成功而欢欣鼓舞时,爱因斯坦本人却冷静地看到了自己的理论存在严重缺陷。
首先,作为“相对论”基础的惯性系,现在无法定义了。牛顿认为,存在绝对空间,所有相对于绝对空间静止和作匀速直线运动的参考系都是惯性系。爱因斯坦的相对论认为不存在绝对空间,牛顿定义惯性系的方法显然不适用了。
有人建议,把惯性系定义为,不受力的物体在其中保持静止或匀速直线运动状态的参考系,也即把牛顿第一定律(即惯性定律)视作惯性系的定义。
但是,什么叫不受力呢?有人以为,一个物体不与其他的物体接触,就肯定不受力。这种想法不对,因为自然界中还存在看不见摸不着的各种场,例如,引力场、电磁场等,它们都可能对物体“施力”。
也许有人会说,如果物体在惯性系中,保持静止或匀速直线运动的状态,就可以定义为“不受力”。读者一下就会看出,这里存在逻辑上的循环。定义“惯性系”要用到“不受力”。定义“不受力”,又要用到“惯性系”。这样的定义方式,在物理学中是不可接受的。
爱因斯坦注意到的另一个缺陷是,万有引力定律写不成相对论的形式。有几年,爱因斯坦致力于把万有引力定律纳入相对论的框架,几经失败后,他终于认识到,相对论容纳不了万有引力定律。
这两个缺陷非常严重。他的相对论是研究惯性系之间的关系的,也就是说,相对论是建立在惯性系的基础上的。现在,这个“基础”居然无法定义!另一方面,当时已知的力只有电磁力和万有引力两种,竟然其中的一种就放不进相对论的框架中,真是太令人遗憾了!