1 相对论和牛顿力学中的相对性思想回顾
1.1 朴素时空观和朴素的相对性思想
我认为，在伽利略之前，应该存在一个朴素的相对性思想，与之联系的时空观应该是一种朴素的时空观。该时空观认为，时空测量是在某个参照系中进行的，离开了参照系，时空测量就无法进行；不同的参照系，应该具有不同的时空测量结果，并进而归纳出不同的物理规律。时空测量结果及由时空测量所归纳出的物理规律是相对的，是相对于测量所进行的参照系而言的。
认为不同的参照系，会得到不同的测量结果，并归纳出不同的物理规律，对于我们来说，是十分自然的。这就如同不同的人在不同日期出生，在不同的日期死亡一样。如果两人在同一天出生，并在同一天死亡，则会显得十分特别，我们就会追究原因，例如，他们可能是双胞胎。
1.2 牛顿力学中的时空观和相对性思想
牛顿的绝对时空观认为，时空测量虽然是在参照系中进行的，但时空测量的结果在不同的参照系中却是相同的，时空是绝对的。一个物体的长度，一个过程所用的时间，在不同的参照系看来，都是相同的。我们可以认为，牛顿的绝对时空观是对当时并不精确的测量所给出的归纳总结，或者说，这并不是思辩的结果。现在，更加精确的测量表明，当物体高速运动时，物体的长度会收缩，或者说，在一个参照系看来，该物体静止，物体的长度为某个值，而在另一个参照系看来，该物体在高速运动，物体的长度与静止时相比收缩了。对同一物体的长度，不同的参照系给出了不同的测量结果，我们又恢复了以前的朴素时空观。
在牛顿力学中，虽然不同的参照系有相同的时空测量结果，但一般而言，不同的参照系仍会给出不同的物理规律。惯性系和非惯性系中的物理规律不同，不同的非惯性系中的物理规律也不同，只有在所有的惯性系中，物理规律才相同。物理规律仍然是相对的，某个特定的物理规律是相对于某个特定的参照系而言的。不同的惯性系中物理规律相同，是伽利略最先发现的，并被称为惯性系中的相对性原理。我想，如果伽利略发现的是“不同的惯性系具有不同的物理规律”，伽利略可能就不会将它特意的指出来，因为不同的参照系具有不同的物理规律，是朴素自然的，不值得专门指出。同样，伽利略的相对性原理，也不是一个思辩的结果，而是对试验的归纳总结。
虽然在牛顿体系中，关于一个物体的长度、一个过程的时间，不同的参照系中具有完全相同的测量结果，但关于一个物体的运动速度和加速度，不同的参照系仍有不同的测量结果。牛顿的万有引力仅与产生引力的两物体的质量和两物体间的距离有关。在牛顿体系中，质量的测量与参照系无关，而且，两物体之间的距离在所有的参照系中均相同。因此，在牛顿看来，他的万有引力公式是在所有参照系（包括非惯性系）中均成立的。可以认为，牛顿体系中的力的测量值，在所有参照系（包括非惯性系）中是相同的。但由于加速度的测量值并不在所有的参照系中相同，使得牛顿第二定律只能在惯性系中成立，即只能在某个牛顿第二定律成立的参照系及一切相对于该参照系作匀速直线运动的参照系中成立，而不可能在所有的参照系中成立。至于惯性系究竟是那个参照系，参照物是地球还是太阳，只有通过试验才能确定。
1.3 狭义相对论中的时空观和相对性思想
在狭义相对论中，根据光速不变原理，我们获得了一些相对论的时空测量结论，例如，关于一个物体的长度，不同的参照系可以有不同的测量结果，运动物体的长度会收缩。同样，运动物体上的过程会变慢，不同的参照系对两个事件是不是同时发生会给出不同的测量结论，等等。显然，我们又恢复了原先的朴素时空观。关于不同的参照系会不会有不同的物理规律，狭义相对论仍维持牛顿体系原来的观点，即在所有的惯性系中，物理规律完全相同，而在非惯性系中，物理规律与惯性系中的物理规律不同。物理规律仍然是相对的，是相对于参照系而言的。至于究竟那个参照系是惯性系，仍然只能通过试验确定。
但是，在狭义相对论中，物理规律不仅是指力学规律，还包括电磁规律，即麦克斯伟的电磁场方程。惯性系究竟是指麦克斯伟方程成立的参照系呢，还是牛顿力学规律成立的参照系呢？或是二者均要成立的参照呢？对一个特定的参照系而言，电磁规律和力学规律是试验归纳出来的。现在的问题是，当我们由一个规律，如电磁规律求得一类参照系时，这类参照系中电磁规律均成立，并且，这类参照系相对于那个特定的参照系均作特定的运动，另一个物理规律，如力学规律在这类参照系也能同样成立吗？在狭义相对论中的情况正是这样，虽然电磁规律成立的参照系相互之间作匀速直线运动，力学规律成立的参照系相互之间也作匀速直线运动，但电磁规律成立的参照系之间的时空变换关系是洛沦兹变换，而力学规律成立的参照系之间的时空变换关系却是绝对时间观下的伽利略变换。也就是说，“参照系之间相互在作匀速直线运动”的含义在两种变换下是不同的。力学规律与电磁规律并不协调。为此，爱因思坦对牛顿力学体系进行了修改，使得当任何一个参照系中电磁规律成立时，力学规律也必定会成立。显然，狭义相对论中修改后的力学规律仅包括牛顿力学的动力学部分，即与牛顿第二定律相关的部分，而牛顿的万有引力定律中因包含有“超距作用”的思想，与由光速不变原理所推论出的不会有超光速现象存在的结论并不一致。
因此，我们可以这样说，狭义相对论中的惯性系是指电磁规律或修改后的力学规律成立的参照系。由于光速不变原理是电磁规律的直接推论，也是爱因思坦建立狭义相对论的直接依据，我们也可以这样说，狭义相对论中的惯性系是指光速不变原理成立的参照系。光速不变原理在一个参照系内部的描述是：光速与光源在这个参照系中的运动状态无关，不论光源在这个参照系中运动速度为多少，我们测得的这个参照系中的光速均为C。
由一个参照系内部成立的光速不变原理，我们是如何推出光速不变原理成立的所有参照系相互之间作匀速直线运动的？在我们所在的参照系K中，我们已知光速不变原理成立，有x2 =ct2，我们设在另一个参照系K/中，光速不变原理也成立，有x/ 2=ct/ 2，我们设x/、t/与x、t之间的时空变换关系为线性关系，但K/相对于K的运动状态待定，由x2 =ct2和x/ 2=ct/ 2两个式子可以求出K系和K/系之间的时空变换关系正是洛沦兹变换，并进而求出K系和K/系相互之间作匀速直线运动，而且运动的速度值相同，而方向相反。
需要指出，一般情况下，参照系之间所谓的“对称性”并没有可靠的依据。只有在惯性系中，当一个惯性系K看来，另一个惯性系K/的运动速度为V，我们才可以说，在K/看来，K在运动，且运动速度为-V。惯性系之间的这种“对称性”是有依据的，它是洛沦兹变换关系的直接推论。但对惯性系和非惯性系之间，我们就不能说：“如果在惯性系K看来，参照系K/在作加速运动，加速度为a，K/为非惯性系，则在K/看来，K在加速运动，加速度为－a，K为非惯性系。”这种说法却是没有任何根据的。惯性系和非惯性系之间没有这种“对称性”。在一个参照系内部进行试验，就能发现该参照系为惯性系还是非惯性系，在惯性系中，牛顿第二定律成立，或者，惯性系中的时空是平直的，而在非惯性系中，牛顿第二定律并不成立，或者，非惯性系中的时空是弯曲的。牛顿的“旋转水桶试验”就是用来确定一个参照系是不是惯性系的。另外，时空的平直或弯曲在参照系内部进行测量就能确定。同样，非惯性系之间也不具有这里的这种“对称性”。
1.4 广义相对论中的时空观和物理规律的绝对性
在狭义相对论中，时空是相对的，一个特定物体的长度等时空的具体测量值是相对于特定的参照系而言的，不同的参照系会给出不同的时空具体测量值，而且，一般情况下，不同的参照系，也会给出不同的物理规律。只有在所有的惯性系中，物理规律规律才相同。
在广义相对论中，爱因思坦受到狭义相对论中不同惯性系中物理规律均相同的结论的鼓舞，并为了解决引力的超距作用问题，认为在任何参照系中，虽然关于时空的具体测量值可以不同，但物理规律均应相同。这就是广义相对性原理。显然，广义相对性原理谈论的是物理规律的绝对性。
为了实现物理规律在任何参照系均相同，则必须要求当参照系之间的时空变换关系为任意的时空变换关系时，物理规律在变换前后应保持不变。张量分析提供了实现这一目标的数学工具。只有当把数学公式中的普通微分改写为张量分析中的协变微分时，数学公式在任意的参照系变换前后才能保持不变。例如，我们把麦克斯伟电磁场方程中的普通微分改写为协变微分，则改写后的麦克斯伟方程就能在任何参照系中成立，这样，物理规律就能在任何参照系中取得完全相同的数学形式。
但是，协变微分的计算与普通微分不同，它要求只有事先知道知道参照系中的时空度规张量gij，然后才能进行协变微分的具体计算。在广义相对论中，参照系中的四维时空是弯曲的，不同的参照系，时空弯曲的程度是不同的，度规张量gij描述了时空的弯曲程度。只有在普通微分形式的物理规律成立的惯性系中，时空才是平直的。因此，改写后的克斯伟方程虽然在任何参照系中均能成立，但却成了一个不完备的物理规律，它不能独立进行计算，并指导实际的应用，只有在知道时空弯曲情况的前提下，它才具有实用性。
只有一个以协变微分形式出现的物理规律是特例，这就是确定参照系中时空弯曲程度的物理规律，根据这一规律就能求出参照系中的时空度规张量gij，这个规律实际上就是爱因思坦的引力场方程。
显然，爱因思坦的广义相对性原理对引力规律来说是成立的，但对电磁规律来说，却不成立，或者说，电磁规律在广义相对论中变成了一个不完备的物理规律，尽管改写为协变微分的电磁规律的数学形式在所有的参照系中均相同。
在一个参照系中，只能有一个物理规律可以用来确定该参照系中的时空弯曲情况，而这个规律在使用前并不需要事先知道参照系中的时空弯曲情况，它本来就是用于确定时空弯曲情况的。或者说，我们只能有一个物理规律是完备的，能够独立起作用。为了使电磁规律成为一个完备的、能够独立起作用的物理规律，则电磁规律也就必须统一到爱因思坦的场方程中，这个工作就是后来的统一场论。或者说，我们必须认为，时空的弯曲不仅由引力决定，还必须要由电磁作用来共同决定。爱因思坦提出的方案是扩充时空弯曲的概念，在曲率之外增加挠率，从而允许电磁作用也能参与到时空弯曲的确定中来。卡鲁渣将四维时空扩展为五维，以容纳电磁作用对时空弯曲的确定。但所有这些统一场论的工作，都没有得到物理学界的普遍认可。
在广义相对论中，牛顿的万有引力公式被爱因思坦的引力场方程所替代。在牛顿力学中，我们认为时空是平直的，引力由牛顿的引力公式确定，而物体在引力作用下的运动符合牛顿第二定律。在广义相对论中，我们认为时空是弯曲的，引力场的大小与时空的弯曲程度相对应，时空的弯曲程度由爱因思坦的引力场方程确定，而物体在引力场中的运动被认为是沿弯曲时空中的短程线运动。
1.5 现有物理学中的相对性思想小结
根据以上的回顾，我们可以总结现有的物理学中的相对性思想如下：
1）、所有的时空测量都是在某个参照系中进行的，离开了参照系，时空测量就无法进行。
2）、在不同的参照系中，时空的具体测量值是不同的。所有参照系中的具体时空测量值都相同的绝对时空观只是对不精确测量的归纳总结。
3）、一般而言，不同的参照系中，由时空具体测量所归纳出的物理规律也是不同的，物理规律也是相对的。
4）、在牛顿力学和狭义相对论中，只有在不同的惯性系中，物理规律才相同。
5）、在广义相对论中，只有爱因思坦的引力场方程在所有的参照系中是相同的。用协变微分改写后的麦克斯伟的电磁场方程变成了一个不能独立起作用的、即不完备的物理规律。
2参照系对物理规律的影响
2.1 研究参照系之间相互关系的意义
在笔者的《论时空测量标准与物理规律的关系》一文中，曾提出了如下两个观点：
1）、任何运动都是相对于某个参照系而言的，离开了参照系而讨论相对运动是毫无意义的，不存在与参照系无关的“绝对运动”。任何时空测量都是都是相对于一个参照系而言的，不存在跨越参照系的测量，不存在必须要有两个或两个以上的参照系才能进行的测量，因而也不存在由两个或两个以上的参照系才能确定或描述的物理规律，也不存在与参照系无关的“绝对的”的物理规律。参照系之间的时空变换关系，包括参照系之间的任何关系，都不是严格意义上的物理规律。由参照系的时空变换关系所推得的具有物理规律性质的时空测量结论，如运动物体的长度收缩，运动物体上的过程变慢，都可以解释为一个参照系内部的物理规律。在《论时空测量标准与物理规律的关系》一文，曾对狭义相对论中的、由时空变换关系所推得的具有物理规律性质的时空测量结论解释为一个参照系内部的物理规律进行了说明。
2）、如果我们未在某个参照系中进行任何实际的测量，我们就不能对该参照系中的物体运动情况进行任何描述。
那么，我们根据洛沦兹变换，对我们并未真正进入的某个惯性系中的物理现象所进行的判断，例如，我们说，“另一个相对于我们所在的参照系作匀速直线运动的参照系中的物理规律与我们所在的参照系中的物理规律相同”，我们究竟是在说什么呢？《论时空测量标准与物理规律的关系》一文指出，当我们说这句话的时候，我们实际上是站在我们所在的参照系中，根据我们所在的参照系的物理规律，对另一个相对于我们作匀速直线运动的参照系中的物理现象所进行的推断。至于我们的这个推断在那个参照系中是否真正成立，由于我们并未真正的进入那个参照系，我们是不知道的。
“让我们来分析一下我们在参照系A上，是如何对参照系B上的物理现象进行推断的。在我们所在的参照系A上，通过测量，确定了一个物理规律，如光速不变，光速与光源的运动状态无关。然后，我们假设光速不变原理在参照系B上也成立，从而求出参照系A、B之间的时空的相互变换关系，如洛沦兹变换关系，并且，根据洛沦兹变换关系，我们得出A、B相互之间作匀速直线运动。因此，我们推断说，在相对于我们所在的参照系A作匀速直线运动的参照系B中，光速不变原理也应该成立，或者说，光速不变原理成立的参照系之间应该相互作匀速直线运动。所有这些推断，都是我们在我们所在的参照系A上做出的，都是根据A上的物理规律做出的，至于相对于我们所在的参照系A作匀速直线运动的参照系B上是不是真的光速不变，或者一个光速不变原理成立的参照系B是不是相对于我们所在的参照系A作匀速直线运动，我们并不知道，除非我们真的到参照系B上作了测量”。
既然任何物理规律，都是相对于一个确定的参照系而言的，参照系之间的时空变换关系，不是严格意义上的物理规律，由参照系的时空变换关系所推得的具有物理规律性质的时空测量结论，都可以解释为一个参照系内部的物理规律，而且，更重要的，我们根据时空变换关系对另一个我们并未真正进入的参照系中的物理现象所进行的讨论，仅仅是我们站在我们所在的参照系中对那个参照系所进行的未经实际检验的推断，那么，研究其它参照系上的关于物体运动的测量和描述，及其归纳出的物理规律，研究不同参照系之间的相互关系，还有什么意义呢？从实用的角度讲，我们真正应该关心的是我们所在的参照系中的物理规律。我们所在的参照系，应该是指参照物为地球或太阳的参照系。就我们所关心的我们所在的参照系中的物理规律而言，研究其它参照系中的物理规律，研究参照系之间的相互关系，对我们没有任何实际意义。
2.2 广义相对论的引力场方程的建立过程
但是，广义相对论中的引力场方程，难道不是根据爱因思坦提出的广义相对性原理而获得的吗？广义相对性原理假设所有的参照系中物理规律应相同，至少，物理规律的数学形式应相同。笔者认为，虽然引力场方程能在所有的参照系中成立，但引力场方程首先是一个参照系内部的物理规律，是我们所在的参照系中的物理规律，而不是必须要有所有的参照系都存在才能成立的物理规律。那么，仅在我们所在的参照系内部，如何才能建立起引力场方程呢？首先，我们假设我们所在的参照系内部，时空可能是弯曲的，光传播的一般描述应是ds2=gijdxidxj=0而不是Σdx2－C2dt2＝0或ds2=dxidxj=0。这样，我们便有了一个描述时空弯曲程度的新的物理量gij。但是，gij是由何确定的呢？爱因思坦认为，时空的弯曲程度与时空中的物质能量分布状态有关，由gij所导出的一个张量Rij-gijR/2由能量动量张量Tij确定，即Rij-gijR/2=8πGTij，这样，我们就获得了爱因思坦的引力场方程。
本文认为，虽然引力场方程能在所有的参照系中成立，但场方程在所有的参照系上成立，也仅仅是我们的一种推测，是我们在我们所在的、场方程成立的参照系上所进行的推断。至于在我们并未真正进入的另外的参照系中，通过测量能否得出场方程也成立的结论，还是有待验证的。
需要说明的是，场方程中所使用的物理量是在参照系变换时协同变换的协变张量或逆变张量，但这并不能说明场方程不是在一个参照系内部成立的物理规律，或是与参照系无关的、超越参照系的“绝对的”物理规律。协变张量和逆变张量都是一个参照系内部的物理量。我们可以不通过参照系间的变换关系来定义协变张量和逆变张量，而直接在一个参照系内部进行定义。如果我们已在一个参照系内部定义了一类张量，如协变张量，则逆变张量就可以由张量的标量积来定义，即由度规张量gij与协变张量Ai的积来定义逆变张量Aj=gijAi。度规张量gij可以在一个参照系内部直接定义。
可以看出，物理规律在所有参照系中成立，仅是我们的一种愿望。物理规律在不同的参照系中可能是相同的，也可能是不同的，但在没有得到真正的实验验证之前，我们宁可相信不同参照系中的物理规律是不同的，因为这种观念是自然朴素的，毕竟我们讨论的是不同参照系中的物理规律。
关于“不同参照系中的物理规律相同或不同”这种说法的具体含义，除了前面提出的“推断说”以外，即仅是我们站在我们所在的参照系上对另一个参照系中的物理现象的推断，本文后续还将继续给出进一步的说明。
2.3 不同物理规律之间的协调性
虽然不同参照系中物理规律可以不同，但是，我们可以要求同一参照系中的不同物理规律应该相互协调，即尊守相同的时空变换关系。如在狭义相对论中，所有的物理规律都应在洛沦兹变换下保持不变，在广义相对论中，我们可以要求其它物理规律同引力场方程一样，在任意的参照系变换下保持不变。这种要求是合理的，因为这些不同的物理规律，是在同一个参照系中获得的。在相对论中，物理规律之间的协调性往往被混淆在“所有参照系中的物理规律均相同”的相对性原理中，本文认为，作出这种区分，是必要的。
3 时空测量标准对物理规律的影响
3.1 时空测量标准的人为规定及其对物理规律的影响
在一个参照系内部，要测量和描述物体的运动，除了选择一个运动的参照物外，还必须要有一套时间和空间测量标准。笔者在《论时空测量标准对物理规律的影响》一文中，讨论了时间和空间测量标准的人为规定过程以及这些规定对物理规律的影响，这些讨论中主要有如下几个观点：
1）、时间和空间测量标准是人为规定的。我们没有任何理由仅选择某个特定的物体和过程作为我们的直尺和时钟而不能选择其它的物体和过程，我们也没有理由对这些选择来的物体和过程做出某种特殊的规定来作为我们的时空测量标准而不能进行其它规定。例如，我们为什么不能将芝诺悖论中的阿基里斯追上乌龟的时间规定为无穷大，将阿基里斯的运动过程规定为一个不断减速的过程，并将此规定作为我们的时间测量标准？关于时空测量标准的具体人为规定过程可参见《论时空测量标准对物理规律的影响》一文。需要说明的是，人类自身也具有一套自带的时空测量标准。当我们的手中没有拿直尺和时钟时，我们仍能感受到物体的长度是否在变化以及变化的快慢程度，但我们“认为”这套人类自有的标准不是十分“精确”。
2）、在不同的时空测量标准下，对同一运动过程的描述将明显不同。在某一空间测量标准下，一个长度不变或静止的物体，在另一空间测量标准下，将可能是一个长度变化或运动的物体。在某一时间测量标准下，一个变速或有限的过程，在另一时间测量标准下，将可能是一个匀速或无限的过程。显然，在一个参照系内部，选择不同的时空测量标准，将会获得不同的物理规律。物理规律是相对的，除参照系（参照物）外，其中的另一个相对因素就是时空测量标准。
3）、因此，可以说，在一个参照系内部，时空测量标准与物理规律有一一对应关系。一方面，确定了时空测量标准，也就完全确定了由时空测量所归纳出的物理规律，另一方面，如果确定了物理规律，也就等于完全确定了时空测量标准，或者说，由这一物理规律来反推出时空测量标准。在许多情况下，物理规律才是我们心目中真正的时空测量标准。关于时空测量标准与物理规律的对应关系的详细讨论，可参见《论时空测量标准对物理规律的影响》一文。
4）、由于时空测量标准是人为规定的，也就等于说，物理规律实际上也是人为规定的。我们可以指明能够描述一类物体运动规律的任一数学表达式为该类物体运动规律，并将其作为时空测量标准。
3.2 参照物对时空测量标准及物理规律的影响
应该说，在一个确定的参照物上，使用一套确定的时空测量标准，通过具体测量，我们获得了一个物理规律，这个物理规律除与时空测量标准有关外，可能还与这个参照物有关。
实际上，《论时空测量标准与物理规律的关系》一文中已经指出，对空间测量而言，仅对直尺做出规定是不够的，除了选定一个物体为直尺外，除了规定直尺的长度在任何时间和任何地点均相同外，我们还需要有一个具有一定大小的实体。否则，例如，我们在太空中用有限长的直尺对两个相距较远的物体之间的距离进行测量时，直尺可能因为没有“落脚点”，测量就无法进行。实际上，在我们以往的测量中，地球表面就充当了这一实体。我们在有限的范围内进行测量，归纳出一些关于物体运动的物理规律，然后，我们假设这些物理规律在任意远处也成立，通过一些已有的测量值，运用这些规律进行计算，就可计算出任意远处的时空测量值来。对时间测量而言，除了选定一个循环过程作为时钟外，除了规定在任何时间和任何地点这种循环周期均相同外，我们也还需要一个在一定的时间范围内不断进行着的或变化着的过程存在。一个实体的存在和一个不断进行着的或变化着的过程存在是时空测量所必须的，它们也是时空测量标准的确定要素之一。
我们所具有的物理规律，不论是否是在地球表面上直接进行试验而获得的，都与地球有着密切关系。当把参照物及时空测量所需的实体固定在其它物体或星球上时，由于测量所需实体的某些性质已发生了变化，即使该星球上的直尺和时时钟是从我们的参照系带过去的，我们所得到的物理规律仍可能是不同的。除空间测量所需的实体与地球有关外，与时间测量有关的一个不断进行或变化着的过程，也可能与地球有关，在其它星球上，这一过程也可能会发生变化。
3.3 不同参照物上的时空测量标准及物理规律
当我们说，两个不同的参照物上具有相同的时空测量标准，甚至说具有相同的物理规律时，我们究竟是在表达什么意思？如果另一个参照物上的具体的时空测量标准，即直尺和时钟，是我们从我们所在的参照物上带过去的，但由于时空测量所需的实体可能已经发生了变化，时空测量标准也就已经可能发生了变化，我们测得的物理规律也就随之发生了变化。如果我们规定该参照物上的某个物理规律与我们所在的参照物上的物理规律相同，并把这一物理规律作为该参照物上的时空测量标准，但这个时空测量标准所对应的具体的直尺和时钟，就可能与我们所在的参照物上的直尺和时钟不同。当我们说，两个不同的参照物上具有相同的物理规律时，其前提难道不是这两个参照物上具有相同的时空测量标准吗？但通过以上的分析，可以看出，“两个参照物上具有相同或不同的时空测量标准”这种说法是不恰当的。同样，“两个不同的参照物上具有相同或不同的物理规律”这种说法也是不恰当的。由于参照物也是时空测量标准的一个构成要素，两个不同的参照物上的时空测量标准实际上是无法比较的。因此，两个参照物上的物理规律，实际上也是无法比较的。
显然，我们上述的讨论，是我们真正的进入了另一个参照物，并在其上进行了具体测量的前提下进行的。根据本文第2章节的讨论，如果我们未能真正进入某个参照物上，未能在该参照物上进行具体的测量，则我们就无法、也无权对该参照物上的物理现象进行任何描述。如果我们根据参照系之间的相互关系对另一个参照物上的物理现象进行了描述，那也只能是我们在我们所在的参照物上所进行的一种推断，至于这种推断在那个参照物上是否真正成立，还有待检验。
实际上，当我们说相对于我们所在的参照系作匀速直线运动的参照系与我们所在的参照系一样，都是惯性系，都具有相同的物理规律时，我们确实是在一些相对于我们所在的参照系作匀速直线运动的参照系中进行了一些测量，例如伽利略在轮船上所进行的测量。在这些参照系中，我们使用的是相同的时空测量标准，直尺和时钟是我们带上去的，而且，测量所需的实体都是地球。因此，应该说，相对于地面作匀速直线运动的参照系具有与地面上相同的物理规律，这一结论在一定范围内还是正确的。但是，由于参照物的不同，不同惯性系对一个具体的物体运动过程的具体描述也完全可能是不同的。可能会出现这样的情况，在一个远离地球的星球上，即使该星球上的直尺和时钟是我们 “带过去的”，但由于时空测量标准所需要的实体已发生产了变化，在该星球上测量出的物理规律可能与我们在地球上所确定的惯性系中的物理规律不同，尽管我们在该星球上测量时所使用的参照系相对于我们在地球上所确定的惯性系作匀速直线运动。
可见，我们只能讨论我们所在参照物上的时空测量标准及通过使用这些时空测量标准所归纳出的物理规律，不同参照物上的时空测量标准和物理规律是无法比较的。而且，就实用的角度讲，我们也只需关心我们所在的参照物上的时空测量标准和物理规律。
物理规律是相对的，不仅不同参照物上的物理规律可能是不同的，既使是在同一个参照物上，选择不同的时空测量标准，也会获得不同的物理规律。
4 物理学对客观世界的描述和解释的多样性
4.1 客观世界的描述和解释的多样性
时空测量标准是人为规定的，规定了不同的时空测量标准，就获得了不同的物理规律。或者说，与时空测量标准完全等效的物理规律实质上也是人为规定的。而这些不同测量标准、或与其等效的不同物理规律对客观世界的测量和描述都是正确的，除非我们的测量不够精确。可见，物理学对客观世界可以有多种解释，从原则上讲，这些不同的解释都是正确的、可行的。
尽管不同的时空测量标准或对应的不同物理规律对客观世界的解释都是正确的，但这种解释的复杂程度却是不同的，而且，使用这些标准或规律，能够测量和描述的范围也是不同的，在有些标准测量下的一个无限的过程，在另一标准测量下可能是一个有限的过程，显然，使用后一标准，测量和描述的范围将大于前一标准。例如，相对于将阿基里斯追上乌龟的时间测量为无穷大的那个时间测量标准，将阿基里斯追上乌龟的时间测量为有限值的时间测量标准，显然会给出更大的测量范围，而且与我们人类的感觉基本一致。
4.2 时空测量标准和物理规律的“改进”
实际上，我们是在不断的对时空测量标准进行着“改进”，标准的“改进”实际上是对标准的重新规定，这种重新规定完全是人为的、任意的，我们不能说重新规定的理由是原来的标准“不标准”。我们之所以选择某些物体和过程作为标准而未选择其它物体和过程，或对标准进行所谓的“改进”，即重新选择某些物体和过程作为标准，仅仅是为了时空测量的操作和对物理现象的解释更加方便，使测量所获得的物理规律的数学形式更加简洁，物理规律的适用范围更加广泛而已。有时，我们根据物理规律对时空测量标准进行了改进，在这种情况下，原来的标准已经不再是标准了，而物理规律才是我们心目中的时空测量标准。
同样，我们实际上也是在不断的对物理规律、对物理理论进行着改进。对物理规律或理论改进的原因一方面是因为原有的物理理论不够精确，与我们所在的参照系的实际使用的具体的时空测量标准及其它基本物理量的测量标准不能够精确对应；另一方面也可能是我们重新选择了新的时空测量标准或其它基本物理量的测量标准。
4.3 几种不同描述和解释的评价
按照本文的观点，我们也可以把我们所在的参照系中的时空测量标准或与其等效的物理规律规定为“物体运动时，物体的长度和物体上发生的过程所用的时间不变”，并由此建立起一个物理学的理论体系。但是，在这一理论体系中，许多物理概念和物理规律，至少是电磁理论将与我们现有的不同，我们对客观世界的描述和解释将与现在的不同，也许会变得非常复杂，甚至于实际上无法进行描述和解释。使用经典的时空观，便利之处是与我们粗糙的直观经验相吻合，但却要修改电磁理论。使用狭义相对论的时空观，电磁理论和修改后的力学理论协调了，但物体运动的速度却有了一个不能超过光速的限制，而且，许多人类的直观经验将要被放弃。使用广义相对论的时空观，我们能够描述弯曲的时空，我们甚至已开始描述整个宇宙，但是，引力理论却未能与电磁理论实现协调和统一。原则上说，用经典时空观或狭义相对论的时空观也能描述和解释整个宇宙，只不过所能描述的范围可能与广义相对论不同，描述或解释的复杂程度也不同。
还有一个问题是，当我们放弃一种物理理论，而改用另一种物理理论时，我们究竟有没有同时更改我们实际使用的具体的时空测量标准？我们所在的参照系中的现在具体使用的实际的时空测量标准究竟是什么？它与那种物理理论能完全对应？或者说，那种物理理论与我们现在具体使用的实际的时空测量标准的符合程度较高？显然，根据广义相对论，我们解释了原有理论无法解释的水星的近日点的进动，并预言了光线弯曲、引力红移等原来未发现但实际存在的物理现象，这让我们相信，广义相对论与我们与我们现在具体使用的实际的时空测量标准的符合程度较高。但广义相对论相对论能完全替代我们现在具体使用的实际的时空测量标准吗？
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