物理学中有个很重要的概念：局域性（Locality）。所谓局域性，简单说就是，某处发生的事件只受该处附近正在发生的事件的影响，而不受远处正在发生的事件的影响。

空间上的局域性对应时间上的非瞬时性：如果局域性成立，那么影响（或作用）从空间某处传递到另一处就需要时间，即这种影响的传递是非瞬时的；反之，如果影响从空间某处传递到另一处不需要时间，则这种影响的传递是瞬时性的。

打个比方，混沌理论有个著名的蝴蝶效应：“南美洲一只蝴蝶扇一扇翅膀，就会在佛罗里达引起一场飓风。”但是，佛罗里达此时此刻刮不刮飓风，与南美洲的蝴蝶此时此刻扇不扇翅膀没有任何关系。再如，高速公路上的一个交通事故可能造成数公里长的塞车，这种塞车是逐渐传递和累积的，所以这个事故即使此时此刻解除了，后方数公里处的车辆此时此刻也将继续被堵，它们要过一段时间才能动起来。这就是局域性和非瞬时性。

最近池塘和石头很辛苦，经常被用来解释引力波。我们也用它们来说说局域性。扔一块石头到池塘里平静的水中，会形成一种以石头落水点为中心由内向外的水波。波是什么东西？在这里，波不是“东西”，水才是“东西”，所谓波动，其实是水动，即水的起伏。

水是如何动才形成了波的景观呢？微观看，水是由水分子组成的，石头投入水中后，首先激起与石头接触的水分子动了起来，这些动起来的水分子又激起它们附近的水分子动起来，如此以动带静，由近及远，及至最后接力的水分子因受到刺激太小而无动于衷——这个距离取决于石头的初始威力。正是所有这些水分子的集体行动，制造了“波在水中行进”的景观。

站在池塘岸边观察，你会发现，石头在池塘中央激起的波纹（涟漪）并不是马上到达岸边，而是逐渐向岸边拓展。这就是局域性在起作用: 石头不会立即影响池塘里所有的水，它只会影响其周边的水分子，然后通过周边的水分子影响稍远点的水分子，如此传递，形成一个直到池塘岸边的涟漪链（如果石头威力足够大的话）。由于这种局域性，水波的传递是非瞬时的，即需要时间。

社会事件往往也有物理学中的这种局域性和非瞬时性。例如，一个平凡人感动了中国，那是因为他首先感动了身边；一个科学家誉满全球，那是因为他首先影响了一个领域。再如，一个组织的领导，不管职位多高、权力多大，他的发号施令很难同时影响该组织中的所有人，他只能靠上传下达影响组织链条中的每个人。在这个链条中，每个层面的人都影响有限，这就是局域性；因为局域性，导致从顶层领导到其下各层面人员响应的非瞬时性。

目前看，几乎所有的物理学事件都是局域的、非瞬时的（All physics is local），只有量子力学中有例外。例如量子纠缠，它被称为“鬼魅般的超距作用（spooky action at a distance）”：两个粒子互相纠缠，即使相距遥远，一个粒子的行为也会同时影响另一个的状态。
局域性也统治引力和引力波，但在爱因斯坦之前人们不这么认为。在爱因斯坦之前，牛顿理论是最好的引力理论。当然，直到今天它依然算得上最好的引力理论，尽管有其局限性。牛顿理论认为引力作用是瞬时的，而时间上的瞬时变化意味着空间上的“超距作用”，也就是可以一步到位。

如果牛顿理论正确，那么最近LIGO探测到的引力波是离地球13亿光年远的两个黑洞在测量时刻发出的，而不是13亿年前发出的，也就是说，那两个离地球13亿光年远的黑洞一打架，地球人可以马上就知道。

不知牛顿是否怀疑过其理论的正确性，但他本人的确很不喜欢这种“一根篙子撑到底”的“超距作用”。然而，牛顿对其理论不满意的地方，还不是引力传播的瞬时性本身，而是这种力为什么不通过诸如空气的媒质而能在空荡荡的空间（empty space）传播。牛顿最终没有解决这个问题，他说把最终解决方案留给“我的读者去思考（to the consideration of my readers）”。这做法就像老文在课堂上碰到了自己搞不懂的问题时，就说“这个问题请同学们课后去思考”。

爱因斯坦同学做了牛顿老师的思考题。在他看来，牛顿对其引力理论不满意之处应该要反过来，也就是说，牛顿理论令人不满意之处恰恰是其瞬时性部分，而不是缺乏一种可以传播引力的媒质。

爱因斯坦于是创立了广义相对论，引入了时空概念。他说时空可以弯曲，而我们感觉到的这种弯曲的影响就是引力。把宇宙比作池塘，把时空比作池塘中的水，两个黑洞合二为一就像两头水牛在池塘中厮杀，它激起的时空“涟漪”（引力波）像水波一样向地球（相当于池塘的岸边）传来，经过13亿年才到达地球，被LIGO“听”到。

今天的普通人似乎都很容易接受对引力和引力波的这种解释，这多亏爱因斯坦同学做了牛顿老师的思考题，而人类今天还能探知十几亿年前的宇宙事件，这要多亏局域性。

对现代物理学来说，时空本身已经足够，无需所谓传播引力的媒质。时空充满了各种各样的场（包括电磁场和引力场），其中的波动（光、X射线、微波、无线电波等电磁波以及新发现的引力波）可以在空荡荡的空间传播，其传播的速度有个上限——光速。再快点不行吗？不行，欲速不达！

为什么有速度上限？这也是局域性在起作用：无论是电磁场还是引力场，都像池塘中的水波一样，只能靠一环带动一环地向远处传播，不能一步到位。孙悟空一个筋斗十万八千里，在常人无法企及的十万八千里的跨度上，可以令人艳羡地一步到位，但超过十万八千里呢？而且，更重要的，不管悟空的步子迈多大，每一步都要花时间。事实上，《西游记》中多处描述悟空翻筋斗在天上地上之间来回，尽管神速，但都用了“须臾”之类的词。如果“须臾”以秒计，悟空的神速比光速差远了。
局

域性意味着一步难到位、欲速则不达，它对物质世界乃至社会事件的制约有如孙悟空头上的紧箍咒。人们还无法解释为什么有这么个紧箍咒，只能接受它是一个残酷事实。世间事，追求快快快、一步到位的众生众多，这究竟是好还是不好呢？谁也说不清。不过，如果相信物理学，那么什么都想一步到位则未必是好事。一方面，像孙悟空那样企图突破紧箍咒，这样的努力不仅是徒劳的，甚至带来痛苦；另一方面，像引力波那样，慢慢来，一步一个脚印，走个十几亿年也没关系，一路上说不定就有美妙奇遇，这等奇遇，快了也许就错过了。

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作者：文双春（科学网博客）

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