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《简析爱因斯坦创建狭义相对论的思路.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、首都师范大学学报(自然科学版)第26卷第3期JournalofCapitalNormalUniversityVol.26,No.32005年9月(NaturalScienceEdition)Sept.2005*简析爱因斯坦创建狭义相对论的思路1孙会娟2刘树勇(1北京联合大学基础部,北京100101;2首都师范大学物理系,北京100037)摘要回顾20世纪初科学的历史进程,在1905年爱因斯坦的划时代论文论动体的电动力学!发表之前,已经有一些科学家(如洛伦兹、庞加莱等人)得到了狭义相对论的一些结论,走到了狭义
2、相对论的边缘,但是他们最终却没能创建一个全新的理论体系.本文主要回顾洛伦兹、庞加莱等人在1905年前得到的关于狭义相对论的一些理论成果,分析爱因斯坦创建狭义相对论的基本思路,以纪念狭义相对论建立100周年.关键词:狭义相对论,爱因斯坦,菲兹杰拉德,洛伦兹,庞加莱.中图分类号:O4091905年9月,在德国物理学杂志!上,发表了建立准备了必要条件.首先,麦克斯韦的电磁理论把一位当时正在瑞士伯尔尼(Berne)专利局工作的默光学和电磁学统一为一个整体,并且预言真空中电默无闻的青年技术员爱因斯坦(AlbertEinstein
3、,1879磁波的速度与光速等值.其次,在光学实验中人们发~1955)的划时代论文论动体的电动力学!,宣告了现,光速的测定值是不变的,但是这个实验结果与经狭义相对论的诞生.狭义相对论使力学和电动力学典力学中的速度加法法则是矛盾的.还有一个不能相互协调,对时间、空间等基本概念作了必不可少的忽视的模型是∀以太#(aether),这是人们为了解释引方法论分析,把动量守恒定律和能量守恒定律联系力、光和电磁现象的媒介问题而引入的一种不能被起来,揭示了质量和能量的统一.它与爱因斯坦测量、但不可或缺的弥漫于整个宇宙的绝对静止的1915年创立
4、的广义相对论一起,大大改变了传统的神秘媒质.人们试图通过∀以太漂移#实验来探索以世界观和方法论,把人们带进了一个奇妙的新世界.太和运动物体之间的关系,在此过程中,出现了很多人们也许会问:创立狭义相对论,为什么是爱因理论和实验的矛盾,其中最为著名的是迈克尔孙莫斯坦、而不是在此之前已经触及狭义相对论某些结雷(即∀以太漂移#)实验的零结果.论的洛伦兹、庞加莱等人呢?本文从物理学史的角为解释∀以太漂移#实验的零结果,1889年爱尔度,用比较的方法对爱因斯坦创建狭义相对论的基兰物理学家菲兹杰拉德(GeorgFitzGerard,18
5、51~本思路简要地进行分析.1901)提出了长度收缩假说:如果物质是由带电粒子1在通向狭义相对论进程中先驱者的组成的,相对于以太静止的量杆的长度将由粒子间理论成果取得的静电平衡决定;当量杆相对于以太运动时,组成量杆的带电粒子将会产生磁场从而改变粒子间的19世纪下半叶,物理学的发展为狭义相对论的平衡间隔,量杆就因此缩短;缩短的程度将取决于物22*基金资助:全国教育科学∀十五#国家规划课题∀21世纪中国体运动速度与光速之比,即1-c.高等教育人才培养体系的创新与实践#子课题∀应用型人才培养和工荷兰物理学家洛伦兹(Hen
6、drikAantoonLorentz,科物理理论教学内容和课程体系#。编号:BIA010091D031853~1928)于1892年提出了经典电子论,把电磁收稿日期:20050215场中的物质看做由弥散在以太中的带正电和负电的34首都师范大学学报(自然科学版)2005年粒子组成,由带电粒子和以太间的相互作用,导出物2爱因斯坦创建狭义相对论的独特思质的电磁性质.在论地球和以太的相对运动!中,洛路伦兹也独立地提出了长度收缩假说,来解释以太漂20世纪60年代以来,美国著名科学史家、爱因移实验的零结果:∀只要我们假定分
7、子力也象电力和斯坦问题研究专家霍耳顿(GeraldHolton,1922~)接磁力那样是通过以太传递的,那么平移很可能影响连发表了几篇有份量的论文,无可辩驳地证明,爱因两个分子之间的作用,其方式有点类似于荷电粒子斯坦的狭义相对论既不是迈克耳孙莫雷实验的必间的吸引和排斥.分子位移自然会引起分子的然结果,也不是洛伦兹、庞加莱思想的直接继续.他自动重新分布,从而导致在运动方向上按1/(1-22[1]之所以后来居上,全在于他一反当时科学界的潮流,/2c)收缩.#在运动方向上的这种长度收缩,恰另辟蹊径,出奇制胜.纵观爱因斯坦
8、成长和创建狭义好可以解释以太漂移实验的零结果.在1904年发表相对论的过程,可看出他那独特的思路.的以小于光速的任意速度运动的系统的电磁现象!21对平凡世界的惊奇和质疑论文里,洛伦兹还对伽利略变换做了修正,得到了著爱因斯坦1879年3月14日生于德国乌尔姆名的∀洛伦兹变换#公式.除此之
