Physics 版 (精华区)

发信人: cpu (一二三四·五六七八), 信区: Physics
标  题: 爱因斯坦传(30)(转载)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年11月28日21:06:39 星期二), 转信

【 以下文字转载自 Energy 讨论区 】
【 原文由 yejet 所发表 】
此外，实验物理学也使人们对牛顿关于时空和运动的教条产生极大的怀疑。地球以每秒

３０公里的速度在其轨道上绕着太阳转动。我们的太阳系以每秒２０公里的速度在宇宙
中飞
驰。最后是我们的银河系，它与其他遥远的银河系相比，以相当高的速度不停地在运动
。那
么，要是光以太是静止存在于“绝对空间”之中，并且天体穿过它运行，这种运动的结
果对
于光以太来说必然是显著的，而且使用精密的光学仪器也一定能够验证“以太风”。
    美国物理学家迈刻尔逊做了第一个实验。他出生于波兰，１８８１年曾在柏林和波
斯坦
做过亥姆霍兹的奖学金研究生。他的实验由于实验装置不够齐全，结果说服力不够强。
６年
以后，迈刻尔逊在美国使用亲自设计的高精度镜式干涉仪，同莫勒合作重复了他以前的
实
验。这台新式测试仪如此的精确，以致于仪器本身受“以太风”的影响都能清晰地显示
出
来。但是这次实验以及以后的多次反复实验，都没有看到那种现象。证明光速完全是恒
定
的、与光源和观察者的运动无关。“迈刻尔逊实验”是物理学史上最著名的实验之一，
也是
相对论的基本实验。爱因斯坦十分钦佩迈刻尔逊的实验技巧。
    迈刻尔逊的实验得到的结果，是彻底否定了光以太的存在。一开始，人们还想使虚
构的
以太假说与光速恒定的事实一致起来，从而来“拯救”以太。１８９５年，荷兰物理学
家洛
仑兹假定，快速运动物体在运动方向上会产生机构收缩（“洛伦兹收缩”），为的是用
这种
方法在机械世界观范畴内把迈刻尔逊实验结果跟光以太和绝对空间捏合起来。这种设想
尽管
十分巧妙，毕竟是人为假想，不仅明显带有目的性假说的性质，而且从长远看来不会使
理论
物理学家满意。
    迈刻尔逊的实验结果使理论物理学家陷入难以自拔的思维困境，又像是一个无法解
开的
死结，但它被年轻的爱因斯坦，以无畏的剑一下砍断了。
    爱因斯坦在学生时代就已经从《自然科学通俗读本》深知光速的意义，从阿劳时期
开
始，一直在反复琢磨：倘若一个人以光速跟着光波跑，那将会看到什么结果呢？联想到
麦克
斯韦的电动力学和迈刻尔逊实验的否定结果以及马赫对牛顿力学基础的批判，正是在这
个早
先的理想实验中，相对论应运而生。在自传中，爱因斯坦这样记述着他的相对论的出发
点：
    “这样，人们搞清楚了物理学中某一事件与空间坐标的时间值的意义。”
    对时间值的分析成为相对论研究的直接起点。爱因斯坦一开始就研究了同时性的概
念。
他的研究结果归纳如下：倘若有一种速度无限大的传递信号，那么在科学上是十分重要
的，
据此可以建立起相距遥远地方的两个事件的绝对同时性。不过，由于作为最大信号速度
的光
速是有限的，并且对所有的观察者而言又都是一样的，因而“绝对同时”没有什么物理
意
义，也丧失了理论依据。
    所有涉及到时间的判断，往往是关于同时事件的判断。因而，同时概念的相对性导
致时
间概念的相对性，这是逻辑的必然。绝对同时不存在了，那么也不会再有绝对的、对所
有参
考系全都适用的相同时间。从而，每一参考系都有它自身的时间，即它的“参考系时间
”。
正如爱因斯坦后来发现的那样，整个问题的关键在于虚空的空间中光速是恒定的。假使
承认
这一恒定性（这点已被迈刻尔逊实验所证实），时间相对性就是不可避免的。
    爱因斯坦的时间学说是崭新的，在他以前还没有一位物理学家或哲学家这样彻底地
研究
过同时性，并且得出这样深刻的结论。马赫要求，把物理学中无法由经验验证的荒唐的
因素
全部加以取缔。马赫的这一要求，导致爱因斯坦取缔牛顿“绝对时间”概念的想法。

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        ★◎ 我 是 绿 叶 ◎★  

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