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发信人: cpu (一二三四·五六七八), 信区: Physics
标  题: 爱因斯坦传(31)(转载)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年11月28日21:06:43 星期二), 转信

【 以下文字转载自 Energy 讨论区 】
【 原文由 yejet 所发表 】
    由于时间和运动是彼此密切相连的，像马克思就说过，时间是“运动在量值方面的
表
现”。所以时间概念的相对论化，使“绝对运动”概念也失去了立足之地。一个物体或
一参
考系的运动，只有在与另一物体或参考系相比较而存在，并在其对比中数值也是适宜的
。不
存在什么“绝对运动”。爱因斯坦的“狭义相对论”认为，在相互作直线——非加速运
动的
所有参考系中，自然规律是同样有效。在它们之间，时间和空间值可以用“  仑兹变换
”这
一特别的等式进行换算。１９０５年，爱因斯坦提出了相对论，他把作为光波载体的以
太，
从物理学世界中清除出去了。爱因斯坦认为，光以太原本只是物理学界的一个“幽灵”
，他
把独立的物理实体——电磁场请出来，坐在以太的位置上，这也是崭新的、勇敢的行动
。尽
管法国物理学家彭加勒在他之前就曾提过应该抛弃以太假说，但是他没能把这种动议变
成新
的自然观的基底。
    “无以太物理学”乃是爱因斯坦思想的成果。
    爱因斯坦在光的学说中引起的革命性进展，这种物理学中不存在以太的观点，即使
当时
著名的物理学家也长时间接受不了。就连洛仑兹，这位在狭义相对论酝酿阶段起过重要
作用
的科学家，直到１９２８年，还表示对光学现象没有以太作载体不完全理解。
    如今，先以太假说也像燃素学说中所谓在燃烧过程中从物质里跑掉、名曰“火气”
的东
西一样，已经成为科学的史迹。它又像其他的科学假说那样，在特定的时期内为研究工
作服
务，一旦完成使命，即被送进科学谬误博物馆里去了。
    抛弃光以太假说是一桩天才的破坏之作。在爱因斯坦取得的成就中，首先的建设工
作是
引进一个定律，即用C表示恒定的真空光速，把它纳入各种自然常数之列，运用到物理学
的
基本规律中去。
    爱因斯坦首次发现，光速在力学和光学中同等重要。在那儿，光速仿佛是一切过程
不可
达到的最高临界速度，无论怎样把力施加上去，把能量传送上去，怎么也不可能达到或
超越
光速，无论给初速度附加多少速度，也是徒劳。根据光速恒定这一事实，引出了相对论
的两
个著名的“佯谬”，引起人们的广泛重视，也是多少年来激烈争论的焦点所在。陷于因
袭的
形而上学机械观中不能自拔的那些物理学家、哲学家，都曾经坚决反对过或者无情地嘲
讽过
相对论的这些“荒诞无稽”的结论。即使那些想沿着爱因斯坦所开辟的崭新道路共同前
进的
人们当中，也有一部分在相对论上难于跟上爱因斯坦的脚步。
    其中一个“佯谬”便是快速运动着的一把尺子，它跟静止状态相比，在运动方向上
长度
缩短了。这个问题是从迈刻尔逊实验结果提出来的，后来形成了洛仑兹的机械收缩假说
。爱
因斯坦认为，这种收缩可以用两个参考系之间存在着的相对速度来解释。
    另一个“佯谬”是在快速运动的参考系中的钟，与静止参考系中的钟相比，它走得
慢
了。这涉及到“时间膨胀”，也叫做时间延伸或时间失真。根据这一佯谬会得出诸如这
样的
结果：一个乘高速宇宙飞船长时期在太空遨游的人，当他返回地球地面时，与一直留在
地球
上的他的孪生兄弟相比，他应该年轻得多。这是因为宇宙飞行员的生物钟以及他的一切
生理
过程，比留在地球上的人要慢得多。但要想使生物钟佯谬和孪生兄弟佯谬产生的效应显
现出
来的话，宇宙飞船的速度一定要十分接近光速；可是这一条件与现实宇宙飞行的条件相
距甚
远。
    只要相对时间膨胀得不到实验证明，激烈的争论就不可能中断。不过在３０年代末
，从
激发氢原子的实验中，无可置疑地证实了时间的相对膨胀。后来，在宇宙线的研究过程
中再
次明确地得到了证实。由于宇宙线粒子的速度特别大，这一效应的数值也较大。
    １９０５年，爱因斯坦的狭义相对论宣判了机械自然观的死刑，这是自然科学史上
的一
次大变革，也是辩证法在物理学基础中的胜利。它把牛顿经典运动定律中所说的那种关
于时
间和运动的形而上学的机械观点提高到辩证法的高度。牛顿定律是速度远远小于光速的
极限
定律。牛顿的形而上学观点方法，尽管是当时所公认的定律，但是由于物理学的发展，
碰到
了无法逾越的鸿沟。爱因斯坦运用辩证思维的冲击力量摧毁这些障碍，并为物理学的进
一步
发展开辟了道路。在爱因斯坦以前，虽然有其他一些研究家确实已经采用形式数学的方
法解
决了运动物体的电动力学问题，然而爱因斯坦的功绩仍是不可低估的。
    只有个别物理学家能够当即把爱因斯坦的理论看作是一个天才的发现。当时著名的
理论
家中，普朗克首先称赞爱因斯坦的《论动体电动力学》一文具有划时代的意义。普朗克
在一
次演讲中说：爱因斯坦时空观的“勇敢精神的确超乎自然科学研究和哲学认识论上至今
所取
得的一切大胆成果”。确实有不少著名的专家，在很长一段时间里，对爱因斯坦的学说
抱怀
疑态度，其中尤以实验研究家居多。
    有意思的是，曾在联邦工业大学任教做过爱因斯坦老师的数学家明可夫斯基，却是
相对
论的热烈拥护者。当年爱因斯坦经常逃课，明可夫斯基骂他“懒胚”。“懒胚”学生不
去上
老师的课，老师现在却热心学起学生的论文来。明可夫斯基把自己的助教和学生叫来，
他花
了好几个小时，给他们讲相对论。他说，真没有想到，爱因斯坦这个小伙子能写出这样
深刻
的论文。教授顺便也提到了自己的想法。他的想法同样是非常深刻的。那是一种真知灼
见，
是一种美妙的数学方法。经过明可夫斯基的数学处理，狭义相对论的形式更完美了，而
且指
明了广义相对论的道路。
    明可夫斯基的论文在１９０７年发表。第二年夏天，在科隆举行的“德国自然科学
家和
医生协会”第８０届年会上，他做了一个著名的报告，宣传相对论的思想，题目是“空
间和
时间”，他说了一段著名的话：
    “先生们！我要向诸位介绍的空间和时间的观念，是从实验物理学的土壤中生长起
来
的，这就是它们力量的所在。这些观念是带有革命性的。从现在起，空间自身和时间自
身消
失在阴影之中了，现实存在的只有空间和时间的统一体。”
    明可夫斯基的报告引起了巨大反响。可惜３个多月后，疾病就夺去了他年仅４４岁
的生
命。去世前，他万分遗憾地说：
    “在发展相对论的年代里死掉，真是太可惜了。”
    由狭义相对论可得出两个重要结论，涉及质量和运动、质量和能量的相互关系。显
然，
目的就是阐述这些问题的辩证关系。爱因斯坦对这些问题的解决，其意义远远超出狭窄
的学
术专业范围。

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        ★◎ 我 是 绿 叶 ◎★  

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