1.在广义相对论中，惯性系与非惯性系是不是真正等价的？

答：爱因斯坦认为在广义相对论中，惯性系与非惯性系能够同时利用广义协变的惯性-引力场论。但是，这种数学上的等价性，在牛顿力学中已经完成，那就是达朗贝尔的虚功原理，即主动力与惯性力所作的虚功之和是0。我们非常吃惊地发现，哲学家康德在《宇宙发展史概论》与《自然科学的形而上学基础》关于引力与天体，星云旋转运动产生的离心力平衡的提法，与数学家拉格朗日在《分析力学》中对达朗贝尔虚功原理的创造性推广，思维方式是高度一致的。

     爱因斯坦在广义相对论中，不仅没有实现惯性系与非惯性系的真正等价，而且在局部范围内对惯性系与非惯性系做了更严格的区分。简单地说，我们知道，即使对于自由落体，我们会发现很多自由落体是滚动下落的，但是爱因斯坦确定为局部惯性系的只能是没有转动的自由下落参照系。如何区分出这个特殊的局部惯性系，那就是原来在牛顿力学中处理转动坐标系引入的离心力与科里奥利力之类的惯性力。爱因斯坦利用等效原理把引力场局部等效于惯性力场后，在数学上似乎更简便了，在物理上却加大了在局部坐标系中区分惯性系与非惯性系的难度。

2.转动是不是相对论最难处理的问题？

答：是的。在狭义相对论中，没有处理非惯性运动，特别是转动坐标系的有效方法。但我认为，这不是发展广义相对论的理由。如果不考虑万有引力，爱因斯坦本来应该按照达朗贝尔虚功原理的思路，构造一个与引力关系不大的非惯性运动的狭义相对论。但是，马赫原理对于牛顿水桶实验的绝对时空观的批判，严重误导了爱因斯坦对广义相对论的理解与建构。马赫是反对麦克斯韦电磁场论的诺伊曼超距作用电动力学的追随者，我认为马赫对牛顿水桶实验的批判，暗中贯彻了诺伊曼电动力学的超距作用世界观，这使得我们怀疑爱因斯坦对广义相对论的理论建构，尽管在数学上保证了麦克斯韦场论的不变性，但是在物理思想上，广义相对论的原始形式的确不是按照法拉第力线的模式构想的。

    正是在电磁场论中，我们发现电荷的平动与磁力线的环转是相互伴随的，而磁铁的平动也能在线圈中激发感应电流。麦克斯韦的电磁场论内在地包含与平动有关的惯性运动，以及与转动有关的非惯性运动的电磁共轭机制。我相信，如果我们回归法拉第-麦克斯韦场论的思路，从哲学上重新理解广义相对论，有可能导致对广义相对论的数学重构。

3. 广义相对论最大的概念难题是什么？

答：由于光速在引力场中，不仅速率可能变化，而且方向也会变化。这就意味着在广义相对论中，贯彻庞加莱提出的光信号对时的同时性操作定义不是非常行之有效。简单地说，光沿着不同路径传播的时候，即使路径长度相等，光所走的时间间隔可能是不同的。

   固有时间对于光的路径的依赖性，是一个在狭义相对论中不曾出现的概念难题，这是弯曲时空的数学表述带来的问题，而且与广义相对论的场方程是何种形式无关。它的直接后果是，在时间坐标与3个空间坐标不垂直的坐标系中，同时性是不可传递的，这就导致热力学第0定律也失效了，热力学第二定律与第三定律都只能在局部有效了。甚至由于引力场的不可定域性，能量守恒定律在广义相对论中如何表达，也成了问题。

4.热力学与量子力学的考虑，对于广义相对论有何影响？

答：霍金对于黑洞物理学的研究，其实只涉及非常简单的强引力场——史瓦西黑洞与克尔黑洞，等。基于热力学与量子力学的考虑，对广义相对论的微小修正可能是应该的。比如，北京师范大学的赵峥教授，强烈支持把广义相对论限定为是处于绝对零度的引力场论，不符合热力学第三定律的要求。

    但是，我们在解决勒纳德在1918年开始批判相对论，在1920年明确提出的在广义相对论中托勒密地心说与哥白尼日心说等价引发的遥远天体在旋转天球上超光速移动的问题时，发现同时性的不可传递，恰好是解决勒纳德问题的关键。所以，同时性在弯曲时空中不可传递的问题，不仅不是广义相对论的概念缺陷，而且可能是广义相对论对时空观的更彻底更新，那么发展未来物理学的思路，可能不是如同主流派所做的，把广义相对论与热力学协调，进一步量子化；而是我们可以根据广义相对论的内在逻辑，把热力学与量子力学彻底局域化，构建基于广义相对论的新热力学，新量子力学与量子场论。我们首先应该认识到，普朗克黑体辐射定律就是以平衡态的存在，即热力学第0定律为前提的；广义相对论中引力场能量会出现负值，意味着立足于正能态的热平衡态可能会失去平衡，出现温度差，黑体辐射定律也许要修正。

    当然，作用量子化的深层根据是电子轨道角动量的最小值正好是普朗克常数。但是，如果量子效应的确是原子结构物质在接受相互作用时，特别是与电磁波相互作用时的突现现象，我们甚至可以推测在原子核层次，量子力学都可能失效，弱电统一理论中扑朔迷离的希格斯机制，大统一理论预言质子衰变寿命的失败，夸克幽禁不可观测，都可能是量子力学在原子核层次开始失效的迹象。基于广义相对论的考虑，对热力学统计物理与量子力学适用范围的反思，可能有助于我们走出量子场论在弦论，圈量子引力等陷入恶性复杂化的困境。