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第二十七章 相对论和量子论(1)
    无论是对非科学家还是对科学家来说,相对论简直就是本世纪科学革命的同义语,而对于那些知情者来说,量子论(尤其是它的发展形式量子力学)是一次更为伟大的革命。我们将看到爱因斯坦作为科学家的伟大之处,他对这两场革命都做出了根本性的贡献。

    谈到相对论,我们必须记住有两种不同的相对论理论:一是狭义相对论(1905),它研究时间,空间和同时性问题,由此推导出著名的质能关系式E=mc2。二是广义相对论(1915),它研究引力问题。尽管两种相对论都是革命性的,但对相对论革命的探讨主要集中在狭义相对论的结果上。然而,真正促成全世界对狭义相对论引起重视的事件是1919年广义相对论的一个预言——星光经过太阳附近时,会因太阳引力场的作用而发生偏转——获得了证实。这次验证是在一次日蚀时进行的天文观测完成的,这一事件立即使相对论风靡全世界,而爱因斯坦也一夜之间成了家喻户晓的人物。

    狭义相对论

    爱因斯坦于1905年首次提出狭义相对论原理,论文发表在《物理学年鉴》上,同年,他对狭义相对论作了重要补充,并为辐射问题建立了最初形式的质能关系式。1907年,爱因斯坦完成了一篇的相对论的综述文章,其中包含一般形式的质能关系式E=m2。他的卓越论文建立了全新的质量,时间和空间概念,并向明显简单的同时性观念提出了挑战。最初,爱因斯坦提出了quot;相对性原理quot;,并引进了quot;另一个假设quot;:quot;在任何给定的惯性系统中,无论发光物体是处于静止状态还是在作匀速运动,光在真空中的传播速度都是一个确定值Cquot;。相对论的伟大意义在于,它抛弃了quot;绝对quot;时空观以及空间充满了以太的思想;而在当时,以太被视为是光和其它形态电磁波的传播媒介。

    现在看来,1905年6月爱因斯坦关于相对论的开创性论文在《物理学年鉴》上发表,是理论革命阶段的典型例子。我们在第2章中已经看到,M.玻思1905-1906年间在哥廷根研究quot;运动物体的电动力学和光学quot;时,竟然从未听说过爱因斯坦和他的工作。1906-1907年间,英国剑桥大学的情况亦是如此。根据爱因斯坦妹妹的回忆(佩斯1982,150-151),爱因斯坦当时quot;想象在有名的,拥有众多读者的杂志上发表论文,便会立即引起注意quot;。当然,他期望quot;强烈的反对和最严厉的批评quot;,但缺少反响和quot;冷处理quot;反而使他quot;非常失望quot;。不久,他收到M.普朗克的一封信,就论文中几处疑点提出问题,这使爱因斯坦感到quot;异乎寻常的高兴quot;,因为普朗克是quot;当时最伟大的物理学家之一quot;。相对论后来迅速变成了物理学家感兴趣的议论和研究课题。这种戏剧性转变主要是由于普朗克较早且较深入地介入了相对论研究所引起的。爱因斯坦论文发表的第二年,普朗克就开始在柏林讲授相对论理论,但他当时讲演的基础不是爱因斯坦的工作而是洛伦兹的电子论。1907年,普朗克的助手冯·劳厄(后来的诺贝尔奖金获得者)发表了一篇关于相对论的专论。

    1906年9月,普朗克在德国物理学会上发表了关于相对论的演讲(同年刊登在杂志上);1907年,在普朗克的指导下,K.V.莫森格尔完成了第一篇专论相对论的博士论文(佩斯1982,150-151)。佩斯指出,早期介入这一领域的人实在是太少了。乌尔茨堡的Y.劳布和布莱斯劳(乌罗斯劳)的L.拉登伯格是为数不多的几个例外。劳厄曾经来到伯尔尼拜访爱因斯坦,他发现难以置信的是,这个年轻人quot;竟然是
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