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物体来讲，物质间进行能量交换所需要的时间响应就不可以忽略掉了。譬如，在万有引力的作用下，物体所能够被加速达到的最高速度必定小于万有引力场的响应传递速度。而在电场或磁场的作用之下，物体所能够被加速达到的最高速度必定小于电磁场的响应传递速度。实验已经证实电磁场的响应传递速度等于光在非实物空间中的传播速度，采用电磁场来增加电子的运动速度，所能达到的最高速度必定小于光在非实物空间中的传播速度。人们现在还没有通过实验证实，引力场的响应传递速度是比电磁场的响应传递速度大，还是完全一样大。在考虑了场响应传递速度对作用力的影响后，经典的力定律也就需要进行适当的修正计算。例如可能需要在经典力定律计算公式上乘以修正系数（1…v/c），也可能是乘以别的修正系数。人们只能根据实验来进行校正。
经典牛顿力学至今一直是人们用来分析宏观物体运动的基本工具，但是只要我们对其理论依据进行深入追究，就会发现经典牛顿力学存在着一个自身尚未解决的根本性问题，就是为什么同一物体在某些参照系中观察到的相对运动适用于牛顿定律，而在另外一些参照系中观察到的相对运动不适用于牛顿定律。导致上述根本性问题出现的原因是牛顿在建立经典物理学时，没有找到力学定律与参照系之间存在着的内在联系。事实上，牛顿所设想的〃理想惯性参照系〃乃是可以应用其力学定律的充分条件，并非是应用力学定律的必要条件。人们只要把地球及其表面小物体所占据的空间实际受到的外部万有引力作用状况和地球处于自转状态中的条件弄准确，就不难从系统运动力学推导出处于地球表面上的小物体相对于地球表面邻近任意点所具有的，虽然系近似，但确具有极高准确性的运动力学定律。
牛顿力学在理论上要求把惯性参照系建立在理想的绝对静止的空间上，但实际应用时却是把实验检验结果作为能否运用其力学定律的依据。牛顿在研究地面上的物体运动规律时会要把最原始的惯性参照系建立在地面某个静止点上，而在研究太阳系中的星球运动规律时又会把最原始的惯性参照系建立在恒星太阳的中心上。显然，只找到这么两个可以应用力学定律对被观察物体的运动规律进行定量的数学分析研究的惯性参照系是不够用的。而且，人们也不可能对每一个实际上可以采用的惯性参照系都要先经过实验检验后，才能确定出它是否可以应用力学定律来对被观察物体的运动规律进行定量的数学分析。假如情况确是那样的话，人们所作的理论分析就失去了对实践工作的指导意义。
经典物理学所提供的伽利略相对性变换原理其实就是要告诉人们，一旦我们通过实验检验的手段，找到了一个实际存在的可以应用力学定律对被观察物体的运动规律进行定量的数学分析研究的惯性参照系，凡是建立在相对于该参照系作匀速直线运动的实际物体上或实际不存在的假想物体上的参照系，都可以应用牛顿第二定律对同一个被观察物体的运动规律进行定量的数学分析研究。所以说，伽利略相对性变换原理是使牛顿第二定律得到广泛应用的纽带。而〃动量守衡定律〃在彼此保持作匀速直线运动的两个惯性参照系中分别进行应用之时，被观察物体系统的动量总和在该物体系统未受到外部作用力作用时虽然保持不变，但却不是永远恒等于某个惟一的常数。对于速率不等、但是作恒定的匀速直线运动的每一个惯性参照系而言，被观察物体系统的动量总和在该物体系统未受到外部作用力作用时，将对应保持为一个不同数值的常数。人们其实也同样可以把牛顿第二定律改变成类同的描述方式：任意物体相对于理想的匀加速参照系具有的加速度乘以该物体质量与作用在该物体上的力之差恒等于某个常数。然而，进行这种描述上的改变并没有解决任何实质问题，人们只是把无法寻找理想的惯性参照系变成了无法寻找理想的匀加速参照系难题！事实上，理想的匀加速参照系也不是应用运动力学定律的必要条件。
随着时代的发展，现代物理学中所说的惯性参照系已经不是牛顿所提出的与绝对的惯性运动相联系的理想惯性参照系概念。现代物理学中所说的惯性参照系，只有〃孤立系〃与〃局部系〃两种情况。所谓的〃孤立系〃，就是指系统外的其它物体离开该系统非常非常遥远，以至于可以把系统外的物体对该系统的作用忽略掉。而〃局部系〃，就是爱因斯坦发现的那种建立在地面上自由下降的起重机上，对于该起重机里面的空间范围内的物体来说的〃袖珍版〃的惯性参照系。在实际应用中，只要研究的空间范围足够小，被考察的物体比起该空间范围更加更加小，就可以把它们作为〃局部系〃来对待。如果再引入〃微分空间〃概念，对体积大小完全忽略不计的理想化〃质点〃相对于建立在该〃微分空间〃上的参照系具有的运动规律作数学分析时，人们可以把牛顿定律作为进行数学理论分析的依据。
作为严格的物理学，人们对自己给出的每一个概念，都必须弄清楚它在自然物质世界中实际对应着什么样的物理意义。譬如，〃孤立系〃在概念上并没有摆脱古典的含义，它实际上只是为牛顿提出的与绝对的惯性运动相联系的理想惯性参照系找寻到了一个如何在现实自然物质世界中确定理想惯性参照系的途径。而〃局部系〃也只是对实际可以应用牛顿力学来分析物体相对运动规律的惯性参照系类型进行了补充，它们都没有从理论上解决牛顿力学存在的问题。
就文字上来说，〃惯性〃只是一个大家约定俗成的名称，也可以取叫别的名称。〃惯性〃所表达的物理涵义是指保持原来的运动状态，更加广义的定义是指事物具有的试图保持原来呈现方式的特性。真正难办的是：如何判断物体保持着原来的运动状态？请不要使用有没有受力来进行回答，而要求从事物的存在方式上去作出解释。人们可以说保持着原来的运动状态就是作匀速直线运动，可什么是 〃匀速〃？什么是〃直线〃呢？
在欧几里德几何中，直线与平面的定义是：〃直线就是这样一些点，它们是一样地放置着的；平面就是这样一些直线，它们是一样地放置着的。〃请问：〃一样地放置着〃又是什么意思？在数学上，人们只能将它作为无须证明的基本概念来接受。而在物理上，除了直线运动的判断要有物质保证基准外，〃匀速率〃的判断也要有物质保证基准。追根究底，必定是出现循环论证。
爱因斯坦的错误在于以为惯性运动是因为有惯性参照系存在，而惯性参照系就是牛顿定律可以适用的参照系。假如情况确实如此，在惯性运动与惯性系的概念上已经发生逻辑循环。事实上，惯性系并非一定要建立在绝对的匀速直线运动上，而物质运动具有的惯性根本就不以人们是否建立了参照系为转移。
总起来说，在经典牛顿力学中，人们并不注意每一个给定的物理量都必须要追查它的来源，随便假定一个物体受到了某个作用力作用，就要求解答出该物体相对于某个指定的参照系所具有的运动规律。这种把研究对象孤立起来进行分析的方式，导致了牛顿力学很难不被引入歧途之中。
必须从整个群体来分析物体间所进行的相对运动，其中的每一个物体受到其它物体给以的作用都必须是客观存在的事实。人们不可以凭空捏造出与客观规律相抵触的莫须有物理量来制造并不存在的事端。人们在进行理论上的分析时，一定要注意它的可适用范围条件。一旦超出了能够正确适用的上下限范围条件，所进行的数学分析就将失去意义。
第二章 解开相对论之迷
一、什么是同时性
在经典物理学之中，人们对同时性采取了公认的态度。显然，最好能找到一种实验方法，通过它来判断出发生在自然界里不同地方的各个事件，那些是同时刻出现，而不同时刻出现的各个事件之间又是怎样的顺序。一种合理的设想是在空间每个位置都有一个点光源，每隔一个固定不变的时间间隔发出一个短暂的光波，人们可以在与坐标原点保持静止的任何位置接受到从空间某处每隔一个固定不变的时间间隔δ发来的短暂光波。记下每次接受到短暂光波信号的开头时刻，如果相邻两次时刻之差保持不变并等于δ，人们就可以判定放