柔软的宇宙:相对论外传 · 第七章
《柔软的宇宙:相对论外传》第七章:物理学的奇迹年
米涅娃回到爱因斯坦身边操持家务,好友贝索也进入专利局与他共事。
米涅娃回到爱因斯坦身边操持家务,好友贝索也进入专利局与他共事。爱因斯坦业余常与"奥林匹亚科学院"成员索洛文、哈比希特等人讨论科学,重点研读马赫的《力学史评》和庞加莱的《科学与假设》。马赫反对牛顿的绝对时空观,莱布尼茨也认为时间只是事件的罗列,这些思想深深影响了爱因斯坦。
当时物理学面临理论矛盾:麦克斯韦电磁学与伽利略变换不兼容,而伽利略变换又被视为相对性原理的数学体现。洛伦兹推导出新的变换公式,能保持麦克斯韦方程形式不变,且速度叠加不会超过光速,但公式优先权存在争议(佛格特、拉摩都声称更早得出)。庞加莱提出没有绝对时空、光速各向同性等思想,并设计了用光信号对钟的方法,但他不肯放弃以太和收缩假设,止步于革命门前。
1905年爱因斯坦发表六篇重要论文,其中《论动体的电动力学》最具里程碑意义。他以相对性原理和光速不变两条公设为基础,废除以太概念,指出"同时性"也是相对的(以火车上雷击为例说明),由此推导出与洛伦兹相同的变换公式,但含义完全不同——不依赖绝对空间。他由此得出钟慢尺短效应、光速是速度上限等结论。1907年他进一步提出质能方程 E=mc²,表明质量与能量可相互转化。论文最初反响不大,后获普朗克赏识并力挺,而洛伦兹、马赫等人并不认同,洛伦兹将该理论命名为"相对论"。