【正文】 如果承認(rèn)邁克耳孫的零結(jié)果是事實(shí)，那么地球相對(duì)于以太運(yùn)動(dòng)的想法就是錯(cuò)的，這是引導(dǎo)我走向狹義相對(duì)論的第一步。他試圖用洛侖茲方程討論斐索的流水中光速實(shí)驗(yàn)。 為什么這兩個(gè)概念會(huì)相互矛盾呢？愛因斯坦苦思不得其解。 經(jīng)過十年的思考，終于在 1905年的一天，他突然找到了解決問題的關(guān)鍵。我花了整整一年的時(shí)間，試圖修改洛侖茲的思想，來解決這個(gè)問題，但是卻徒勞無功。那是一個(gè)晴朗的日子，我?guī)е@個(gè)問題訪問了他，我們討論了這個(gè)問題的每一個(gè)細(xì)節(jié)。這個(gè)問題的答案來自對(duì)時(shí)間概念的分析，不可能絕對(duì)地確定時(shí)間，在時(shí)間和信號(hào)速度之間有著不可分割的聯(lián)系?！? 第七章 相對(duì)論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 愛因斯坦和洛倫茲在一起 第七章 相對(duì)論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 不出五個(gè)星期，（ 1905年 6月），愛因斯坦就寫好了那篇?dú)v史性文獻(xiàn)《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》， 1905年 9月發(fā)表在著名的德文雜志《物理學(xué)年鑒》上。他稱之為兩條公設(shè)，內(nèi)容如下： “ ，同描述這些狀態(tài)變化時(shí)所參照的坐標(biāo)系究竟是兩個(gè)在互相勻速移動(dòng)著的坐標(biāo)系中的那一個(gè)并無關(guān)系，（相對(duì)性原理）?！? 第七章 相對(duì)論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 愛因斯坦不是象洛侖茲那樣，事先假設(shè)某種時(shí)空變換關(guān)系，而是以這兩個(gè)公設(shè)為出發(fā)點(diǎn)，推導(dǎo)出時(shí)空變換關(guān)系。 第七章 相對(duì)論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 另外一個(gè)佯謬就是：快速運(yùn)動(dòng)參考系中的鐘，與靜止參考系中的鐘相比，它走慢了。 在 1911年 4月波隆哲學(xué)大會(huì)上，法國(guó)物理學(xué)家 P．朗之萬用雙生子實(shí)驗(yàn)對(duì)狹義相對(duì)論的時(shí)間膨脹效應(yīng)提出了質(zhì)疑，設(shè)想的實(shí)驗(yàn)是這樣的：一對(duì)雙胞胎，一個(gè)留在地球上，另一個(gè)乘坐火箭到太空旅行。這就是著名的雙生子詳謬。 第七章 相對(duì)論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 愛因斯坦在《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》一文的最后，推導(dǎo)出了電子質(zhì)量隨速度變化的關(guān)系和電子的動(dòng)能公式，并由電子速度等于光速 c時(shí)動(dòng)能變?yōu)闊o窮大的結(jié)果預(yù)言電子速度不可能大于光速?！拔矬w質(zhì)量是它所包含的能量的量度?！? 第七章 相對(duì)論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 ? 《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》發(fā)表在《物理學(xué)年鑒》上 第七章 相對(duì)論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 ? 愛因斯坦的狹義相對(duì)論基本內(nèi)容 1905年 9月 ,愛因斯坦 26歲 ,在德國(guó)的《物理學(xué)雜志》發(fā)表了三篇文章，在文章中提出了兩個(gè)基本假設(shè)： 狹義相對(duì)論的相對(duì)性原理 光速不變?cè)? 第七章 相對(duì)論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 將革命性的時(shí)空觀引入物理學(xué)，雖然它只具有最少的兩個(gè)基本假設(shè)，但它與各種實(shí)驗(yàn)都符合。 同時(shí)性的相對(duì)性 —— 長(zhǎng)度收縮與運(yùn)動(dòng)有關(guān) —— 時(shí)間膨脹效應(yīng) —— 速度變換公式 —— 質(zhì)速關(guān)系 —— 質(zhì)能關(guān)系 —— 能量動(dòng)量關(guān)系 ，邏輯結(jié)構(gòu)嚴(yán)緊，形式完美的物理理論，成為近代物理的支柱。 馬赫的真正偉大，就在于他的堅(jiān)不可摧的懷疑態(tài)度和獨(dú)立性。 第七章 相對(duì)論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 第七章 相對(duì)論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 ，好學(xué)進(jìn)取 16歲時(shí) ,愛因斯坦就思考 : “如果我以速度 c追隨一條光線運(yùn)動(dòng)”，我應(yīng)當(dāng)看到什么現(xiàn)象呢？ 愛因斯坦得知邁克爾遜零結(jié)果，想 :“若零結(jié)果是事實(shí)，那地球相對(duì)以太運(yùn)動(dòng)的想法就是錯(cuò)誤的 !” 愛因斯坦讀了洛侖茲 1895年的論文，認(rèn)為其方程若成立，必然導(dǎo)致光速不變的概念?！? 就這樣，愛因斯坦建立了新的時(shí)空觀，他認(rèn)為時(shí)間與運(yùn)動(dòng)有關(guān)，而不是割離的，建立了四維空間。認(rèn)為科學(xué)理論應(yīng)當(dāng)邏輯簡(jiǎn)單，概念和假設(shè)應(yīng)當(dāng)盡量地少，理論應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)潔。 愛因斯坦在總結(jié)回憶時(shí)說：“它象在爬山一樣，越是往上爬，越是得到寬廣的視野，并且越能顯示出我們的出發(fā)點(diǎn)與其周圍廣大地域之間的出乎意外聯(lián)系。 J 湯姆遜 1909年：“以太對(duì)我們來說，就象我們呼吸空氣一樣不可缺少?！? 邁克爾遜至死（ 1931年）還念念不忘“可愛的以太”，認(rèn)為相對(duì)論是個(gè)怪物。 狹義相對(duì)論的遭遇和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) 第七章 相對(duì)論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 ：“如果相對(duì)論是正確的，愛因斯坦就是 20世紀(jì)的哥白尼。所以人們常說，普朗克有兩大發(fā)現(xiàn) ! 1906年，考夫曼得出了否定相對(duì)論的結(jié)果，相對(duì)論受到考驗(yàn)！但 1907年，愛因斯坦發(fā)表文章，堅(jiān)信相對(duì)論是正確的。到了 1919年，愛因斯坦的廣義相對(duì)論得到了日全食觀測(cè)的證實(shí)，他成為公眾矚目的人物。 1921年愛因斯坦獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)委員會(huì)主席奧利維拉為此專門寫信給他，指明他獲獎(jiǎng)的原因不是基于相對(duì)論，并在授獎(jiǎng)典禮上解釋說：因?yàn)橛行┙Y(jié)論目前還正在經(jīng)受嚴(yán)格的驗(yàn)證。后人評(píng)價(jià)他有兩大發(fā)現(xiàn)：一是量子論，二是愛因斯坦。 閔可夫斯基 立陶宛出生的德國(guó)數(shù)學(xué)家是除愛因斯坦以外，最早注意到時(shí)空觀變革的學(xué)者，他是愛因斯坦大學(xué)時(shí)的老師，因后者不重視正規(guī)課程的學(xué)習(xí)而不太喜歡這個(gè)學(xué)生，但他卻十分贊賞學(xué)生提出的相對(duì)論。 泡利， 在 1921年受他老師的推薦為《數(shù)學(xué)科學(xué)百科全書》撰寫了一篇關(guān)于相對(duì)論的長(zhǎng)篇綜述文章，得到了愛因斯坦的高度評(píng)價(jià)，至今還是相對(duì)論方面的名著之一。 第七章 相對(duì)論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 狹義相對(duì)論有一重要結(jié)果，就是預(yù)言電子質(zhì)量會(huì)隨運(yùn)動(dòng)速度增長(zhǎng)。經(jīng)典電磁理論家阿伯拉罕（ M .Abraham）假設(shè)電子是一個(gè)有確定半徑的鋼性帶電小球，它在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的磁場(chǎng)引起電磁質(zhì)量，由此推出了電子的質(zhì)量公式。洛侖茲到1904年則根據(jù)收縮假說也推出了電子質(zhì)量公式。 1906年，考夫曼宣布，他的量度結(jié)果證實(shí)了阿伯拉罕的理論公式，而“與洛侖茲 愛因斯坦的基本假定不相容”。在這一事實(shí)面前，洛侖茲失望了，他表示，“不幸我的電子變形假說與考夫曼的新結(jié)果矛盾，我只好放棄它了。果然，一年后布雪勒（ A .H .Bucherer）用改進(jìn)了的方法測(cè)電子質(zhì)量，得到的結(jié)果與洛侖茲 愛因斯坦公式符合甚好。可是，觀念的改變不是一朝一夕之事。 第七章 相對(duì)論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 激烈的爭(zhēng)論沒有停息過。后來，在宇宙線的研究過程中再次明確地得到了證實(shí)。 第七章 相對(duì)論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 1938年，查恩和斯皮斯重新分析了布雪勒實(shí)驗(yàn)，結(jié)論更接近相對(duì)論的理論。 第七章 相對(duì)論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 愛因斯坦的狹義相對(duì)論譜寫了物理學(xué)發(fā)展史上的令人振奮的新篇章，和量子論一起成為物理學(xué)革命的標(biāo)志性成果，其意義正如他自己 1948年在《相對(duì)性：相對(duì)論的本質(zhì)》中所指出的那樣“：狹義相對(duì)論導(dǎo)致了對(duì)空間和時(shí)間的物理概念的清楚理解，并且由此認(rèn)識(shí)到運(yùn)動(dòng)著的量桿和時(shí)鐘的行為。它指出，在處理同光速相比不是小到可忽略的運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)定律必須加以怎樣的修改。它把動(dòng)量守恒和能量守恒這兩條定律統(tǒng)一成一條定律，并且指出了質(zhì)量同能量的等效性。” 第七章 相對(duì)論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 狹義相對(duì)論建立以后，愛因斯坦并沒有止步。例如：為什么慣性坐標(biāo)系在物理學(xué)中比其他坐標(biāo)系更