现在还有一个论点等待我们去澄清。有一个最基本的问题尚未解决：是不是存在着一个惯性系呢？我们对于自然界的定律，对于它们对洛仑兹转换的不变性，以及对于它们在所有互做匀速直线运动的惯性系中的有效性都已略有所知。我们有了定律，但是还不知道它们所参照的是哪一个框架。
为了使我们更加明白这个问题的困难性，让我们采访一位经典物理学家，问他几个简单的问题：
“惯性系是什么？”
“它是力学定律在其中行之有效的一个坐标系。在这样一个坐标系中，一个没有受外力作用的物体总是做匀速直线运动。这种性质使我们能把惯性坐标系和其他任何坐标系区别开来。”
“但是所谓没有力作用于物体上，究竟是什么意思呢？”
“这只是说物体在惯性坐标系中做匀速直线运动。”
于是我们又可以再问一次：“惯性坐标系是什么？”但是由于很少有希望得到一个与上面不同的答案，我们不如把问题改变一下，或许可以得到一些具体的知识：
“一个严密地与地球相结合的坐标系是一个惯性坐标系吗？”
“不是，因为地球的转动，力学定律在地球上不是严格地有效的。在许多问题上，我们可以把严密地结合于太阳的坐标系看作一个惯性系；但是我们有时也说到太阳的转动，可见严密地结合于太阳的坐标系，严格地说也不是一个惯性坐标系。”
“那么，具体地说，什么才是你的惯性坐标系呢？而且怎样选择它的运动状态呢？”
“这只是一个有用的虚构，我也想不到怎样去实现它。只要我能够远离一切物体，而且使我不受任何外力的影响，我的坐标系就会是惯性的。”
“但是你所谓免除所有的外界影响的坐标系又是什么意思呢？”
“我的意思是说那个坐标系是惯性的。”(www.xing528.com)
于是，我们又回到原来的问题上来了。
我们的谈话显示出经典物理学中一个严重的困难。我们有定律，但是不知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。
我们可以从另一种不同的观点来研究这个困难。设想在全宇宙中只有一个物体，它构成了我们的坐标系。这个物体开始转动。根据经典力学，转动的物体的物理定律跟不转动的物体的物理定律是不同的。假使惯性原理在一种情况中是可用的，那么在另一种情况中便是不可用的。但是这些话听起来很令人怀疑。假使整个宇宙中只有一个物体，我们难道能够考察它的运动吗？所谓一个物体在运动，总是说它相对于另一个物体的位置改变。因此，说成独一无二的物体的运动是与常识不符的。在这一点上，经典物理学和常识非常矛盾。牛顿的说法是：假使惯性定律是有效的，那么这个坐标系或者是静止，或者是做匀速直线运动。如果惯性定律无效，那么物体的运动是非匀速运动。这样一来，我们对运动或静止的判断，便要依靠所有的物理定律能否在既定的一个坐标系里面应用来决定了。
取定两个物体，例如太阳和地球。我们所观察到的运动也是相对的。既可以用关联于地球的坐标系，也可以用关联于太阳的坐标系来描写它。从这个观点来看，哥白尼的伟大成就在于把坐标系从地球转换到太阳上去。但是因为运动是相对的，任何参考系都可以用，似乎没有什么理由认为一个坐标系会比另外一个好些。
物理学再一次干涉和改变了我们的常识。关联于太阳的坐标系比关联于地球的坐标系更像一个惯性系。物理定律在哥白尼的坐标系中比在托勒密的坐标系中要好得多。只有在物理学的观点上才能对哥白尼发现的伟大意义有所体会。它说明了用严密地联结于太阳的坐标系来描写行星的运动有很大好处。
在经典物理学中，不存在绝对的匀速直线运动。如果两个坐标系相互做匀速直线运动，那么说“这个坐标系是静止的，而另一个是运动的”是毫无意义的。但是如果两个坐标系相互做非匀速非直线运动，那么完全有理由说：“这个物体在运动，而另一个是静止的（或者在做匀速直线运动）。”绝对的运动在这里有很确切的意义。在这一点上，常识和经典物理学之间隔着一条鸿沟。前面所说的惯性系的困难是和绝对运动的困难密切相关的。绝对运动之所以成为可能，是因为自然定律适用的惯性系统的观念。
这些困难好像是无法避免的，正像任何物理学理论都无法避免它们一样。困难的根源在于自然定律只能被应用在某一种特殊的坐标系，即惯性系中。解决这个困难有无可能，全看对于下面的问题怎样回答。我们是否能这样来表达物理学中的定律，使它们在所有的坐标系中，即不单是在相互做匀速直线运动的系统中，而且在相互做任何任意运动的坐标系中都是有效的呢？如果这是可以做到的，那么困难便会得到解决。那时，我们便可以把自然定律应用到任何一个坐标系中去。于是，在科学早期的托勒密和哥白尼的观点之间的激烈斗争，也就会变得毫无意义了。我们应用任何一个坐标系都一样。“太阳静止，地球在运动”，或“太阳在运动，地球静止”，这两句话，便只是对两个不同坐标系的两种不同习惯的说法而已。
我们是否能够建立起一种在所有的坐标系中都有效的名副其实的相对论物理学呢？或者说，能否建立一种只有相对运动而没有绝对运动的物理学呢？事实上，这是可能的！
关于怎样去建立这种新物理学，我们至少已经有了一个启发，尽管这个启发是那样软弱无力。真正的相对论物理学必须能应用于一切坐标系中，因此也必须能应用于惯性坐标系的特例中。我们早已知道能应用于惯性坐标系的许多定律。适用于一切坐标系的新的普遍定律，必须在惯性系的特例中还原为旧的已知定律。
建立能应用于一切坐标系的物理学定律的问题，已经被所谓广义相对论解决了；先前所讲的相对论，只能应用于惯性系，被称为狭义相对论。这两种相对论自然不能相互矛盾，因为我们必须一直把狭义相对论中的旧定律包含在应用惯性系的普通定律中。但是正由于物理学定律以往只建立在唯一的惯性坐标系上，现在它将成为一种特殊的极限情况，因为在广义相对论中，一切相对做任意运动的坐标系都是许可的。
这就是广义相对论的纲领。但是要描写这个纲领是怎样做出来的，我们必须说得比以前更含糊些。科学发展上所产生的新困难迫使我们的理论愈来愈抽象。许多预料不到的事情仍然等待着我们去发现，而我们的最终目的总是要更好地了解实在。在结合理论和观察的逻辑链条上又增加了新的一环。要清除由理论通到实验的道路上的一切不必要的和牵强的假设，要使理论包括范围日益广阔的论据，必须使这个链条愈来愈长。我们的假设变得愈简单、愈根本，我们所用的数学推理工具便愈艰深，而由理论到观察的道路也愈长、愈艰难、愈复杂。虽然这些话听来好像不通，但我们一定可以说：新物理学比旧物理学更简单，因而也似乎更困难而且更艰深。我们的外在世界的图景愈简单，它所包括的论据愈多，它愈能在我们的脑海中鲜明地反映出宇宙的融合与一致。
我们的新观念是很简单的：建立一种在所有的坐标系中都有效的物理学。为了满足这个观念，我们不能不使物理学的形式更复杂，并且不能不使用一些我们以前在物理学中没有用过的数学工具。在这里，我们只指出这个预言的应验和两个主要问题（引力及几何学）的关系。
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