我们知道，除了“引力场同以太有直接关系”这个认识之外，爱因斯坦对以太还有另一个认识——他在莱顿演讲中说：“牛顿同样也可以恰当地把他的绝对空间叫做‘以太’。”^[5]④ 爱因斯坦在该演讲的草稿中说得更直白：“牛顿的‘绝对空间’不是别的，实际上就是我们今天所说的‘以太’。”^[5]⑥ 我们不妨把这个牛顿的“绝对空间”——称为“牛顿以太”。

这牛顿的“绝对空间”，怎么就是以太了呢？

现在八年级的中学生也已经清楚地知道：“世间万物都在运动着。但是，人们在描述某一物体的运动情况时，无不是对于另一个假定不动的物体（参照物）而言的，这表明了描述物体运动的相对性。”^[18]

物理学中把“这些作为研究物体运动时所参照的物体，称为参考系”。^[19]①

因此，一切关于运动状态的描述，都是“相对”于另一个“假定不动的”参考系而言的。这个道理叫做“运动的相对性”。没有人怀疑这个道理！

牛顿当然明白“运动的相对性”这个浅显的道理！故他在研究运动问题时，首先就需要选定一个假定不动的物体作为参照物，以此判定所研究的物体的具体运动状态。

因此，牛顿力学定律并不是适用于所有的参考系，而只适用于牛顿所特别选定的这个参考系——特选参考系！

1955年4月3日（爱因斯坦于两个星期后的4月18日逝世），美国著名的科学史家I.B.科恩（I.B.Cohen，1914～2003）对爱因斯坦进行了一次采访，“爱因斯坦说，回顾牛顿的全部思想，他认为牛顿的最伟大成就是他认识到 特选参考系（privileged systems）的作用。他十分强调地把这句话重复了几遍。”^[4]①

在研究地面物体运动时，牛顿的这个“特选参考系”通常就是假定不动的地面。

在研究行星运动时，牛顿也明确地选定了一个“特选参考系”——《原理》“第三篇 宇宙体系”中有“定理11：地球、太阳以及所有行星的公共重心是不动的。” ^[20] 牛顿正是参照这个“假定不动的重心”，研究行星的运动。

然而，在研究水桶实验时，牛顿却无法找到这个“特选参考系”，牛顿不知道实验中这“水的真实和绝对的转动”——绝对运动——是相对于何物而言的！

由于牛顿终身没能说出水桶实验的“特选参考系”是什么，这让奥地利物理学家马赫（1838～1916）产生了极大的质疑，马赫针对牛顿的“水桶实验”、“绝对运动”、“绝对空间”等等，进行了一系列尖锐的、影响深远的批判。

马赫批判说：“牛顿再次违背了他表达的仅仅研究实际事实的意图。没有一个人有能力断定关于绝对空间和绝对运动的东西”； “通过……旋转水桶讨论，他 [牛顿] 确信能够证明绝对运动”； 牛顿“使惯性定律参照特殊的绝对空间是不必要的”； “‘绝对运动’是一种毫无内容的、不能在科学中使用的概念”；…… ^[21]①

深受马赫这些思想的影响，爱因斯坦坚定地认为：牛顿是把“绝对空间”当做了力学定律的“特选参考系”——

1921年，爱因斯坦指出：“如果人们从相对运动这概念出发，那么在牛顿运动方程中出现的加速度就难以理解了。这迫使牛顿想出一种物理空间，假定加速度是相对于它而存在的。为此特意引进绝对空间概念”。^[4]③

1927年，爱因斯坦又指出：牛顿“已经认识到，可观察的几何量（质点彼此之间的距离）和它们在时间中的进程，并不能从物理方面完备地表征运动。他以著名的旋转水桶实验来证明这一点。因此，除了物体和随时间变化的距离以外，还必须有另一种决定运动的东西。他认为，这种‘东西’就是对于‘绝对空间’的关系。”^[4]④

1952年，爱因斯坦再次强调：“在牛顿的运动定律中出现了加速度的概念，但是，按照这一理论，加速度只可能指‘相对于空间的加速度’。” ^[16]①

对于爱因斯坦的这些思想，北师大赵峥教授解读：“牛顿认为……加速运动是绝对的，只有相对于绝对空间的加速才是真加速……通过水桶实验，牛顿论证了绝对空间的存在。”^[22]

北大赵凯华教授解读：“牛顿力学的理论框架本身并不能明确给出什么是惯性参考系。牛顿完全了解自己理论中存在的这一薄弱环节，他的解决办法是引入一个客观标准——绝对空间，用以判断各物体是处于静止、匀速运动，还是加速运动状态。”^[19]②

可见，主流物理学家都已完全接受了爱因斯坦的这些思想——牛顿用水桶实验是为了证明“绝对空间”的存在，而且，牛顿是把“绝对空间”当做力学定律的特选参考系。

然而，难以置信的是，马赫和爱因斯坦的上述思想，都是对牛顿“水桶实验”、“绝对运动”、“绝对空间”的 …… 天！大！误！解！

其实，牛顿用水桶实验并不是为了证明“绝对空间”的存在。

牛顿在《原理》）中是这样记述水桶实验的：“如果将一悬在长绳之上的桶不断旋转，使绳拧紧，再向桶中注满水，并使桶和水都保持平静，然后通过另一个力的突然作用，桶沿相反方向旋转，同时绳自己放松，桶作这项运动会持续一段时间。开始时，水的表面是平坦的，因为桶尚未开始转动；但之后，桶通过逐渐把它的运动传递给水，将使水开始明显地旋转，一点一点地离开中间，并沿桶壁上升，形成一个凹形（我验证过），而且旋转越快，水升得越高，直至最后与桶同时转动，达到相对静止。水的上升表明它有离开转动轴的倾向，而水的真实和绝对的转动，在此与相对运动直接矛盾，可以知道并由这种倾向加以度量。起初，当水在桶中的相对运动最大时，它并未表现出离开轴的倾向，也未显示出旋转的趋势，未沿桶壁上升，水面保持平坦，因为水的真正旋转并未开始。但在那之后，水的相对运动减慢，水沿桶壁上升表明它企图离开转轴，这种情况说明水的真实的转动正逐渐加快，直到它获得最大量，这时水相对于桶静止。因此，水的这种倾向并不取决于水相对于其周围物体的移动，这种移动也不能说明真实的旋转运动。”^[20]

清华郭奕玲教授在《物理学史》中对水桶实验的解读非常准确：“为了证明‘绝对运动’的存在，牛顿举了水桶旋转的例子。……牛顿用这个例子雄辩地论证了‘绝对运动’概念的合理性。” ^[1]⑥

问题的症结是，什么叫做“绝对运动”呢 ？？？

爱因斯坦的理解是：“人们早就明白，运动只能被设想为相对运动（即一个物体相对于另一个物体的运动），而非绝对运动（即一个物体的运动与另一个物体无关）。^[10]⑦

遗憾的是，爱因斯坦的这个理解是错误的——他想当然地认为，既然“相对运动”是相对于另一个物体的运动，那么“绝对运动”当然“与另一个物体无关”。

试想，牛顿怎么可能不懂得“运动的相对性”呢？牛顿怎么可能认为“绝对运动”与其他物体无关呢？

牛顿在《原理》中早就对“绝对运动”概念作出了清晰、严格的定义：“绝对运动是物体由一个绝对处所迁移到另一个绝对处所”。^[20]

这非常明确，“绝对运动”是相对于“绝对处所”的运动，而不是相对于“绝对空间”的运动。

那么，“绝对处所”是否等同于“绝对空间”呢？

否！牛顿在《原理》中明确定义：“处所是空间的一部分，为物体占据着”，^[20] 牛顿在《论流体的重力和平衡》中定义得更直白：“处所是为某种东西均匀填充的一部分空间”。^[3]⑤ 显然，“空间”中如果没有被填充东西，那只是“空间”，而不是“处所”！

牛顿的这些定义，明确地表达了一个意思：“绝对运动”也需要参照物，这个参照物就是“填充了某种东西的空间”——“绝对处所”！

为什么牛顿需要创造出这个“绝对处所”概念呢？因为他始终无法找到水桶实验中“水的绝对运动”的参照物，因此，他就天才地把这个没能被找到的“无形的参照物”指称为“绝对处所”，以区别于“绝对空间”。这正是牛顿坚守“运动的相对性”理念的卓绝体现！

毫无疑义，牛顿用水桶实验只是为了证明“绝对运动”的存在，从而间接地证明“绝对处所”的存在！而决不是为了证明什么“绝对空间”的存在！

由于牛顿终身都说不出这个无形的“绝对处所”究竟是什么，以致马赫和爱因斯坦都把牛顿的“绝对处所”误解为“绝对空间”，更把相对于“绝对处所”的“绝对运动”，误解为是相对于“绝对空间”的运动，进而错误地推断：牛顿运动方程中出现的加速度是相对于“绝对空间”而言的；牛顿是把“绝对空间”当做了力学定律的特选参考系。

众所周知，牛顿的“绝对时空观”，包括了绝对时间、绝对空间、绝对处所、绝对运动，四个方面。

正是因为马赫把“绝对处所”误解为“绝对空间”，并产生了广泛的影响，这才使得牛顿“绝对时空观”中的“绝对处所”被完全“无视”，从而使得牛顿力学定律陷入了缺失“特选参考系”的尴尬（因为谁也无法参照“绝对空间”而确立什么参考系）。

正是为了掩饰这个尴尬，“惯性系”概念才应运而生！

据中科院自然科学史研究所阎康年研究员考证：“在马赫 [对牛顿绝对空间] 的批判之后两年，德国物理学家朗奇（L.Lange）在1885年发表的《论伽利略惯性律的科学结构》一书中，从物理概念的基础寻找消除绝对空间概念的方法。这个方法是用惯性系取代绝对空间，将牛顿力学体系建立在惯性系的基础上，从而使牛顿的力学定律在‘消除’绝对空间的条件下，仍能保持其全部物理意义。”^[3]⑥

朗奇定义：惯性定律在其中成立的参考系称为惯性系。^[23] 这个定义一直沿用至今。

“惯性系”概念的引用，使得牛顿力学定律对“绝对处所”这“一个”特选参考系的需要，被“无数个”相互作匀速直线运动的等价的“惯性系”所替代。这难道不是违背了“运动的相对性”原则吗？

因此，这个产生于牛顿逝世158年之后的“惯性系”概念，是经不起推敲的：

1）牛顿根本不需要“惯性系”概念，却几乎正确地解决了从地面物体到天体的所有运动问题。

2）根据参考系的定义——“这些作为研究物体运动时所参照的物体，称为参考系”。可见参考系首先得是“物”，但谁也说不出这惯性参考系是什么“物”，爱因斯坦也无奈地承认：“究竟是否存在一个惯性系的问题，直到现在还无法决定。”^[13]②

3）更糟糕的是，根据朗奇的定义：惯性定律在其中成立的参考系称为惯性系。那么，要确认一个参考系是否为惯性系，就必须先明确其中的惯性定律是否能成立，而惯性定律是否成立，又必须在惯性系中才能进行确认。因此，爱因斯坦敏锐地指出：惯性系概念是同语反复、循环论证，^[13]③ 他接着指出：这“显示出经典物理学中的一个严重的困难。我们有定律，但是不知道它们归属于哪一个框架，因此整个物理学都好像是筑在沙堆上一样。”^[13]③

这就太不可思议了——牛顿力学的惊人成功和巨大贡献是众所周知的，它怎么可能是筑在沙堆上的呢？

显然，由于对“绝对运动”概念的误解，导致了无视“绝对处所”概念，从而使得力学定律陷入了缺失“特选参考系”的尴尬，进而臆想出来的一个“惯性系”概念，非但没有解决力学定律的“特选参考系”问题！反而使得“整个物理学都好像是筑在沙堆上一样”了！

这样的惯性系概念，岂不是成事不足，败事有余？

其实，马赫和爱因斯坦的这些误解，都是因为牛顿终身都说不出水桶实验的“绝对处所”究竟是什么。如果我们能帮助牛顿把这个“绝对处所”指认出来，那么，力学定律的“特选参考系”也就水落石出了。

不少教科书上都有一道关于水桶实验的例题，该例题很自然地导致一个猜测——“引力场”可能就是牛顿梦寐以求的“绝对处所”。

该例题是：“一水桶绕自身的竖直轴以角速度ω旋转，当水与桶一起转动时，求水面的形状。”^[24]①

教科书提供的答案为：建立z、r坐标，以液面中心为原点，可求得，水面为旋转抛物面，抛物线方程为 z=ω²r² /(2g)。地球引力场强度g，是水面形状的唯一外因。

可见，水面呈抛物面，必然与“引力场”相关！

现代的我们，可比牛顿的视野开阔多了，我们都已知道，无形的“场”也是一种物质。

爱因斯坦说：“在一个现代的物理学家看来，电磁场正和他所坐的椅子一样的实在。”^[13]④ 当然，在现代的我们看来，“引力场”同“电磁场”一样，也是一种实实在在的东西！

因此，我们为什么不可以把“引力场”认定为水桶实验的“绝对处所”，说水桶实验中“旋转的水”是相对于“引力场”在作“绝对运动”呢？这岂不是非常自然的吗？

这样，牛顿力学定律的特选参考系当然应该就是“引力场”！

有学者质疑，引力场是无形物质，似乎无法在引力场上选定明确的参照物而建立坐标系。言下之意，引力场作为参考系没有可操作性。

其实，引力场的中心，就是坐标系原点的最佳选择。

物理学家们早已在实践中，用“日心-恒星参考系”（以太阳中心为坐标原点，坐标轴指向其他恒星）来研究行星的运动；用“地心-恒星参考系”（以地心为坐标原点，坐标轴指向其他恒星）来研究人造地球卫星的运动，^[25] 实质上，这些都是把坐标原点建立在引力场中心的高度近似方法。而地面与地心相对静止，更可以方便地在地面上随处建立坐标系，以研究地面物体的运动。

可见，引力场作为参考系并不存在可操作性问题。

令人欣慰的是，“引力场就是力学定律的特选参考系”这个推断，还能够在牛顿的《原理》中找到印证：

牛顿在研究行星运动时，首先就明确地选定了一个参考系——“第三篇、宇宙体系”中有“定理11：地球、太阳以及所有行星的公共重心是不动的。”这个不动的公共重心，难道不正是太阳系引力场的中心吗？

根据牛顿这个思想，地球系公共重心也是不动的，在研究地球系物体的运动时，最好的坐标系原点当然就是地球系引力场的中心，而地心则是其相当不错的近似。“地心-恒星参考系”，难道不正是这一思想的实际应用吗？

可见，“引力场就是力学定律的特选参考系”这个推断，不仅能合理解释水桶实验，也能够在牛顿的《原理》中和在天文学的实际应用中得到印证。

通过以上论证，应该可以断言：牛顿的“绝对处所”就是“引力场”，“引力场”也就是力学定律的“特选参考系”。

那么，这个断言与“以太”有什么关系呢？

我们原先只知道：爱因斯坦认为，牛顿运动方程中的加速度是相对于“绝对空间”而存在的；^[4]③ 爱因斯坦还认为，牛顿是用“水桶实验来证明……必须有另一种决定运动的东西……就是对于‘绝对空间’的关系”。^[4]④

既然爱因斯坦还认为：牛顿的绝对空间实际上就是以太，^[5]⑥ 当然意味着在他的思想中，牛顿运动方程中的加速度是相对于“以太”而言的；牛顿用水桶实验是为了证明“以太”的存在；“以太”实际上就是牛顿力学定律的“特选参考系”！

根据上面的论证，已清楚了爱因斯坦是把“绝对处所”误解为“绝对空间”了，也清楚了牛顿力学定律的特选参考系——绝对处所——就是“引力场”，那么，“引力场”当然应该就是“以太”。

不过，上述这个“以太”——引力场，仅仅是牛顿力学中的“牛顿以太”。若要让“引力场就是以太”这个断言能普遍成立，至少还要看它能否消除那些探寻“光以太”的实验所产生的矛盾。

爱因斯坦认为：“一旦接受了以太假说……当物质处于运动中时，以太是完全参加这种运动呢，还是部分地参加这种运动呢，或者还是完全静止呢？这些问题，对于运动物体的光学和电动力学来说是有根本意义的。”^[26]① 对此问题，物理学家普遍有一个“共识”——运动物体或者曳引以太，或者不曳引以太，或者部分曳引以太，三者必居其一。^[27] 当年爱因斯坦之所以“枪毙”了以太，就是因为各种以太假设都违背了这个“共识”！

然而，如果认识到“引力场就是以太”，那么，这个共识就有毛病——其实，运动物体能否曳引以太，不仅仅在于该物体是否运动！还在于该物体的运动是否改变了质量分布，即是否改变了引力场！

用这个认识来分析那些探寻“光以太”的实验，竟然毫无矛盾！

◆ 斐索实验中，无论流水如何流动，实验光路中的质量分布并没变化，当然其引力场也就没变化，所以流水不会拖曳实验光路中的以太。所谓“光可以部分地被这透明物体曳引”，那并非是以太被曳引，而是“由于折射媒质的运动所致”。^[9]②

◆ 迈克尔逊-莫雷实验中，实验装置与地球“同步”在公转轨道上绕太阳运动，宏观地看，地球的这种运动，当然能够曳引地球的引力场也绕太阳运动，但微观地看，地表实验室中的引力场仍是地球的那个引力场，所以实验光路中的以太不会随着地球的公转而变化，因此地球的公转不会引起干涉条纹的移动，当然只能是“零结果”。

◆ 洛奇实验中的钢盘，无论怎样高速旋转，并不会引起质量分布的变化，引力场丝毫没变化，因此以太根本不会被高速转动的钢盘曳引，当然不可能产生“速度梯度效应”。

◆ 对于光行差现象，斯托克斯解释得不错。他所借助的“以太云”，其实就是非常形象的“引力场”——紧挨着地球的引力场必然整个的随地球一起以30公里/秒的速度在公转轨道上运行，而离开地球越远，那里的引力场越来越过渡为太阳的引力场。当然，“这云的各层是以不同的速度在运行的：云层离开地球越远，它的速度就越小。”

可见，“引力场就是以太”这个观点，能非常轻松圆满地解释所有原先以为是相互矛盾的探寻“光以太”的实验。真可谓大道至简！

且慢，有人似乎已发现了“漏洞”——既然洛奇旋转钢盘不能曳引以太，那么，地球自转应该也不能曳引以太，这当然意味着地球的自转会产生以太风。那么为什么迈克尔逊-莫雷实验却是“零结果”呢？目光非常犀利。

其实，迈克尔逊-莫雷实验并非是真正的“零”结果。该实验的最终结论是：“最大的条纹移动量小于0.01，……‘以太漂移’速度的上限是4.7公里/秒”。^[1]④ 这意味着该实验仅仅可以否定大于4.7公里/秒的以太风。换言之，预期的30公里/秒的以太风确实是可以被否定的，从这个意义上来说，迈克尔逊-莫雷实验相当于“零结果”。然而，这并不意味着该实验能够否定地球自转的以太风，因为地球自转的地表最大线速度（赤道处）仅为0.464公里/秒。“地球的自转会产生以太风”，与迈克尔逊-莫雷实验的所谓“零结果”并没有矛盾。

浙大李立新博士对上述解释进行了反驳，他指出：1973年有实验表明以太风速小于3.8厘米/秒；2000年之后，有多个实验表明以太风速小于米/秒级别，^[28] 这难道不能否定地球自转的以太风吗？对此，笔者完全赞同加拿大阿尔伯特大学曹广军博士的观点——曹广军对李立新所述这些实验的真实性或有效性，都表示怀疑。

笔者更相信复旦大学、美国Utah州立大学、Alabama大学的客座教授张操的观点：“沙涅克（Sagnac）的实验事实表明：单向光速是有方向性的。”^[29] 笔者也更相信黄新卫先生在《给中国科协的信》中所指出的：西北工大“杨新铁教授率先发现：受地球自转影响，电磁波往返中国西安和日本东京的时间不相等。……海军装备部黄德民高工率先从静止于地面的光纤陀螺仪能够敏感地球自转看出问题：这直接否定地球表面光速各向同性。”^[30]

这些事实都有力地证明了：地球的自转确实产生了以太风。

还有学者质疑：如果“引力场”就是“光以太”，就意味着“光波”是“引力场”的弹性振动，而“光速”如此巨大，因此“引力场”必定是接近于“刚性”的！那为什么“行星可以年复一年地从中穿过而不会引起可探测的速率损失”呢？^[11]②

这显然是把“光波”完全等同于“机械波”了。我们很清楚，“光”具有“波粒二象性”，而对于波粒二象性的本质，目前似乎还不太清楚。但可以肯定的一点是，“光波”不同于“机械波”。因此，用“机械波媒质”的性质来臆测“引力场”的性质，显然是不妥当的。

其实，在“波粒二象性”的本质还不清楚之前，我们完全不必拘泥于非要把光速能够如此“巨大”的原因“先”搞清楚。我们不妨借鉴牛顿对待类似问题的对策，他在《原理》的“总释”中说：“迄今为止我们以引力作用解释了天体及海洋的现象，但还没有找出这种作用的原因。……对于我们来说，能知道引力确实存在着，并按我们所解释的规律起作用，并能有效地说明天体和海洋的一切运动，即已足够了。”^[20]

令人欣慰的是，“引力场就是以太”这个观点，能合理解释牛顿水桶实验，能让牛顿力学定律从此拥有了明确的特选参考系；也能非常圆满的解释所有原先以为是相互矛盾的探寻“光以太”的实验，从而让“光速恒定”拥有了明确的参照物！应该说，这也已经很不错了。

不仅如此，“引力场就是以太”这个观点，也使得“牛顿希望用以太来把超距作用归结为接触力”的愿望得以实现——现在大概很少有人怀疑“万有引力是通过引力场来传递的”。

至此，我们惊喜地发现：牛顿水桶实验的“绝对处所”——力学定律的特选参考系——牛顿以太；光速恒定的参照物——光以太；万有引力的传递介质——引力以太，这三种以太居然是同一个东西——引力场！大自然真是太简约、太和谐了！

我们在此通过比较严格的推演而得到的结论：“引力场就是以太”，与我们先前根据爱因斯坦的观点——没有任何一种空间，是没有引力势的；引力场同以太有直接关系 ^[5]②——而作出的推断：“引力场”就是以太，居然殊途同归！

然而，这两个推断的殊途同归、相互印证，只不过是让我们更加相信“引力场”就是以太而已，并不意味着以太已经被成功地“复活”了！

因为，若实实在在的“引力场”就是以太，那么，麦克斯韦方程组（包括光速恒定定律）和牛顿力学定律，就都只是适用于“引力场”这样“一个”特选参考系了。“特选参考系”的存在，显然违反了狭义相对论的第一条基本原理——相对性原理。

爱因斯坦曾告诫我们：“无论如何，接受一种和相对性原理不相容的理论总是非常不妥当的，特别是因为这一原理不曾被任何一个实验事实所否定。”^[26]②

可见，无论我们把“引力场就是以太”论证得如何头头是道，无论我们用“引力场就是以太”化解了多少矛盾，而如果不能消除“引力场”这个“以太”与“相对性原理”的抵触，那么，“引力场就是以太”这个断言就不可能成立！ 这正是复活以太的第一障碍！