【正文】 —— 牛頓 邁克爾遜 —— 莫雷實(shí)驗(yàn) 由于人們把“以太”選作絕對靜止的參照系，因此在 19世紀(jì)，人們熱衷于尋找出地球相對于以太的絕對速度。 廣義相對論的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 相對論好象是 ：“光彩奪目的火箭，它在黑暗的夜空，突然劃出一道道十分強(qiáng)烈的光輝，照亮了廣闊的未知領(lǐng)域。 愛因斯坦創(chuàng)建狹義相對論的經(jīng)過 167。然而這個結(jié)論卻與力學(xué)中的伽利略變換抵觸。按笛卡爾的觀點(diǎn)，“虛空”是不可能存在的，整個宇宙充滿著一種易動的物質(zhì)，這種物質(zhì)就是“以太”。他在 1895年就對用長度收縮假說解釋以太漂移的零結(jié)果表示不同看法。 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 167。上學(xué)后，成績平平，但愛動腦筋，12歲曾證明勾股定理。 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 1900年 蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)師范系畢業(yè)。 1933年 受德國納粹迫害，移居美國，為普林斯頓研究所研究員。愛因斯坦堅信電磁理論是完全正確的，但是有一個問題使他不安，這就是絕對參照系中以太的存在。原來愛因斯坦想清楚了一件事：時間沒有絕對的定義，時間與光信號的速度有一種不可分割的聯(lián)系。甚至他還設(shè)想用熱電偶做一個實(shí)驗(yàn)，比較沿不同方向的兩束光線所放出的熱量。起初他想修改洛侖茲的觀念，以解決這個矛盾，結(jié)果白白花了一年時間，沒有取得進(jìn)展。利用這一新概念，我第一次徹底地解決了這個難題。 這就是所謂的時間膨脹，也叫時間延遲?！薄叭绻芰扛淖?L，則質(zhì)量也要同時改變 L/（ 9 1020）（即 L/c2 ，這里用的是 CGS單位）。 電磁感應(yīng)的現(xiàn)象迫使我假設(shè) (狹義 )相對性的原理，必須克服的困難在于真空中光速的不變性 . —— 愛因斯坦 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 愛因斯坦認(rèn)為 :“若光速不變成立，則將出現(xiàn)同時性的相對性。J 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 1911年，索爾威會議召開，由于愛因斯坦在固體比熱的研究上有一定影響，人們才注意 愛因斯坦的相對論方面的工作。 普朗克的學(xué)生 勞厄 ，在 1911年就致力于宣傳相對論。 1901年，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家考夫曼用 β 射線的高速電子流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證實(shí)電子的質(zhì)量確實(shí)是隨速度變化的。以后許多實(shí)驗(yàn)都證明，狹義相對論的結(jié)果是正確的。 1940年，羅吉斯通過實(shí)驗(yàn)再次證明愛因斯坦理論的正確性。他認(rèn)為狹義相對論還有許多問題沒有解決。他在題為《相對論發(fā)展簡述》的文章中寫道： “在引力場里，一切物體都以同一加速度下落，或者說這不過是同一事實(shí)的另一種講法物體的引力質(zhì)量同慣性質(zhì)量在數(shù)值上是彼此相等的。 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 1907年愛因斯坦在建立廣義相對論方面邁出了重要一步，在《關(guān)于相對論原理和由此得出的結(jié)論》的第五部分“相對性原理和引力”中他敘述道“：我們考察兩個參照系和在它的軸方向加速運(yùn)動是這個加速度的值（不因時間而變）。 從 1907年到 1916年的九年時間，愛因斯坦先后發(fā)表了好幾篇論文，使廣義相對論逐步完備。 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 1916年 ,愛因斯坦完成了廣義相對論，提出了三大天文效應(yīng)，其中之一，引力場將使星光彎曲的現(xiàn)象。 這幾年在黑暗中焦慮的探索，熱切地渴望，時而充滿自信，時而精疲力竭，而最后終于看到了光明！ —— 愛因斯坦 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 一則比喻 : 為了使外行更好地理解相對論，一生致力于時間研究的阿爾伯特 不過，我設(shè)法秘密弄到了一個 1924年生產(chǎn)的烤雞蛋餅的鐵篦子。我一回到家里，就馬上插上雞蛋餅鐵篦子加熱，然后穿著褲子和長襯衫坐在上面。 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 167。為了保持描述這兩種環(huán)境時的單位一致性，我將就地說成是 1分鐘。因?yàn)槲夷壳白≡谛聺晌髦?，要找一個漂亮姑娘就更成問題了。這就是相對論。相對論的成功震驚了世界 ! 愛因斯坦成為公眾矚目的人。他們引入了黎曼張量，把平直空間的張量運(yùn)算推廣到彎曲的黎曼空間?！睋?jù)此他把等效原理以假設(shè)的形式提出：“引力場同參照系的相當(dāng)?shù)募铀俣仍谖锢砩贤耆葍r。引力同慣性能夠是同一的嗎？這問題直接導(dǎo)致了廣義相對論。他堅信自然界的和諧和統(tǒng)一，認(rèn)為要么對慣性坐標(biāo)系為什么會特別優(yōu)越作出解釋，要么放棄慣性坐標(biāo)系的特殊優(yōu)越地位。它在原則上取消了絕對同時性概念，從而也取消了牛頓所理解的那個即時超距作用概念。只是到了 1919年，愛因斯坦的廣義相對論得到了日全食觀測的證實(shí)，他成為公眾注目的人物，狹義相對論才開始受到應(yīng)有的重視。后來證明洛侖茲公式與狹義相對論的結(jié)果一致。他以自己精通的幾何學(xué)知識對相對論進(jìn)行了四維格式化，重新處理了相對論的基本方程，把洛侖茲變換看作是坐標(biāo)系在四維空間中的轉(zhuǎn)動，給相對論以更加簡潔的表述。狹義相對論才開始受到應(yīng)有的重視?！? 馬吉 1911年：“我相信，現(xiàn)在沒有一個活著的人會斷言，時間會是速度的函數(shù)。 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 認(rèn)為科學(xué)理論應(yīng)當(dāng)完備，即不存在矛盾和不一致的地方，比如牛頓運(yùn)動定律與事實(shí)有矛盾，就應(yīng)該改革它。 從這兩個假設(shè)，他得出了洛倫茲變換： 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 表明了時間與空間與運(yùn)動的不可分割的聯(lián)系，使牛頓力學(xué)得到推廣，將時空觀普遍化。飛行速度接近光速，在太空旅行的雙胞胎回到地球時只不過兩歲，而他的兄弟早已死去了，因?yàn)榈厍蛏弦呀?jīng)過了 200年了。在這篇論文中，愛因斯坦十分果斷地把相對性原理和光速不變原理這兩條看起來似乎矛盾的設(shè)想放在一起作為基本出發(fā)點(diǎn)。他在那次講演中這樣形容當(dāng)時的情景： “為什么這兩個觀念相互矛盾呢？我感到這一難題相當(dāng)不好解決。他由此認(rèn)識到，地球相對于以太的運(yùn)動是不能用任何儀器測量的。 1905年他發(fā)表了有關(guān)狹義相對論的三篇文章。經(jīng)過研究，愛因斯坦發(fā)現(xiàn)，除