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来源：网络共享 作者：佚名 发布时间：2008-05-15
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但是，电动力学遇到了一个重大的(de)问题，就是与牛顿力学所遵从的(de)相对性原理不一致。关于相对性原理的(de)思想，早在伽利略和牛顿时期就已经有了。电磁学的(de)发展最初也是纳入牛顿力学的(de)框架，但在解释运动物体的(de)电磁过程时却遇到了困难。按照麦克斯韦理论，真空中电磁波的(de)速度，也就是光的(de)速度是一个恒量，然而按照牛顿力学的(de)速度加法原理，不同惯性系的(de)光速不同，这就出现了一个问题：适用于力学的(de)相对性原理是否适用于电磁学？例如，有两辆汽车，一辆向你驶近，一辆驶离。你看到前一辆车的(de)灯光向你靠近，后一辆车的(de)灯光远离。按照麦克斯韦的(de)理论，这两种光的(de)速度相同，汽车的(de)速度在其中不起作用。但根据伽利略理论，这两项的(de)测量结果不同。向你驶来的(de)车将发出的(de)光加速，即前车的(de)光速=光速+车速；而驶离车的(de)光速较慢，因为后车的(de)光速=光速-车速。麦克斯韦与伽利略关于速度的(de)说法明显相悖。我们如何解决这一分歧呢？
19世纪理论物理(wuli)学达到了巅峰状态，但其中也隐含着巨大的(de)危机。海王星的(de)发现显示出牛顿力学无比强大的(de)理论威力，电磁学与力学的(de)统一使物理(wuli)学显示出一种形式上的(de)完整，并被誉为“一座庄严雄伟的(de)建筑体系和动人心弦的(de)美丽的(de)庙堂”。在人们的(de)心目中，古典物理(wuli)学已经达到了近乎完美的(de)程度。德国著名的(de)物理(wuli)学家普朗克年轻时曾向他的(de)老师表示要献身于理论物理(wuli)学，老师劝他说：“年轻人，物理(wuli)学是一门已经完成了的(de)科学，不会再有多大的(de)发展了，将一生献给这门学科，太可惜了。”
爱因斯坦似乎就是那个将构建崭新的(de)物理(wuli)学大厦的(de)人。在伯尔尼专利局的(de)日子里，爱因斯坦广泛关注物理(wuli)学界的(de)前沿动态，在许多问题上深入思考，并形成了自己独特的(de)见解。在十年的(de)探索过程中，爱因斯坦认真研究了麦克斯韦电磁理论，特别是经过赫兹和洛伦兹发展和阐述的(de)电动力学。爱因斯坦坚信电磁理论是完全正确的(de)，但是有一个问题使他不安，这就是绝对参照系以太的(de)存在。他阅读了许多著作发现，所有人试图证明以太存在的(de)试验都是失败的(de)。经过研究爱因斯坦发现，除了作为绝对参照系和电磁场的(de)荷载物外，以太在洛伦兹理论中已经没有实际意义。于是他想到：以及绝对参照系是必要的(de)吗？电磁场一定要有荷载物吗？
爱因斯坦喜欢阅读哲学著作，并从哲学中吸收思想营养，他相信世界的(de)统一性和逻辑的(de)一致性。相对性原理已经在力学中被广泛证明，但在电动力学中却无法成立，对于物理(wuli)学这两个理论体系在逻辑上的(de)不一致，爱因斯坦提出了怀疑。他认为，相对论原理应该普遍成立，因此电磁理论对于各个惯性系应该具有同样的(de)形式，但在这里出现了光速的(de)问题。光速是不变的(de)量还是可变的(de)量，成为相对性原理是否普遍成立的(de)首要问题。当时的(de)物理(wuli)学家一般都相信以太，也就是相信存在着绝对参照系，这是受到牛顿的(de)绝对空间概念的(de)影响。19世纪末，马赫在所著的(de)《发展中的(de)力学》中，批判了牛顿的(de)绝对时空观，这给爱因斯坦留下了深刻的(de)印象。 1905年5月的(de)一天，爱因斯坦与一个朋友贝索讨论这个已探索了十年的(de)问题，贝索按照马赫主义的(de)观点阐述了自己的(de)看法，两人讨论了很久。突然，爱因斯坦领悟到了什么，回到家经过反复思考，终于想明白了问题。第二天，他又来到贝索家，说：谢谢你，我的(de)问题解决了。原来爱因斯坦想清楚了一件事：时间没有绝对的(de)定义，时间与光信号的(de)速度有一种不可分割的(de)联系。他找到了开锁的(de)钥匙，经过五个星期的(de)努力工作，爱因斯坦把狭义相对论呈现在人们面前。
1905年6月30日，德国《物理(wuli)学年鉴》接受了爱因斯坦的(de)论文《论动体的(de)电动力学》，在同年9月的(de)该刊上发表。这篇论文是关于狭义相对论的(de)第一篇文章，它包含了狭义相对论的(de)基本思想和基本内容。狭义相对论所根据的(de)是两条原理：相对性原理和光速不变原理。爱因斯坦解决问题的(de)出发点，是他坚信相对性原理。伽利略最早阐明过相对性原理的(de)思想，但他没有对时间和空间给出过明确的(de)定义。牛顿建立力学体系时也讲了相对性思想，但又定义了绝对空间、绝对时间和绝对运动，在这个问题上他是矛盾的(de)。而爱因斯坦大大发展了相对性原理，在他看来，根本不存在绝对静止的(de)空间，同样不存在绝对同一的(de)时间，所有时间和空间都是和运动的(de)物体联系在一起的(de)。对于任何一个参照系和坐标系，都只有属于这个参照系和坐标系的(de)空间和时间。对于一切惯性系，运用该参照系的(de)空间和时间所表达的(de)物理(wuli)规律，它们的(de)形式都是相同的(de)，这就是相对性原理，严格地说是狭义的(de)相对性原理。在这篇文章中，爱因斯坦没有多讨论将光速不变作为基本原理的(de)根据，他提出光速不变是一个大胆的(de)假设，是从电磁理论和相对性原理的(de)要求而提出来的(de)。这篇文章是爱因斯坦多年来思考以太与电动力学问题的(de)结果，他从同时的(de)相对性这一点作为突破口，建立了全新的(de)时间和空间理论，并在新的(de)时空理论基础上给动体的(de)电动力学以完整的(de)形式，以太不再是必要的(de)，以太漂流是不存在的(de)。
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