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关于相对论

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本文是爱因斯坦1921年在伦敦国王学院的演讲,选自1934年德文版《我的世界观》。

能够在一个产生了理论物理一些最重要基本概念的国家的首都发表讲话,我感到格外荣幸。我指的是牛顿留给我们的物体运动理论和万有引力理论,还有法拉第和麦克斯韦用来奠定物理学新基础的电磁场概念。可以说,相对论实际上是最后完成了麦克斯韦和洛伦兹的宏伟思想蓝图,因为它寻求将场物理扩展到包括万有引力的所有现象。

回到相对论本身,我很想请大家注意这个事实:这个理论不是源于猜想;它被创造出来,完全是要使物理理论尽可能符合观察事实。这不是一个革命性的活动,而是沿着一条已经持续几个世纪以前的路线的自然发展。我们放弃了与迄今被当作基础概念的某些关于空间、时间和运动的概念,但这是由观测事实决定的,绝非主观随意的放弃。

电动力学和光学的发展证实了真空中光速不变原理,而迈克耳逊的著名实验用敏锐的方法证明了所有惯性系的平等地位(狭义相对论原理);这首先使人们不得不意识到时间概念是相对的,每个惯性系都有自己的特殊时间。有了这个概念,就可以清楚看到:人们至今没有充分精确地厘清两个事物之间的关系,一个是直接经验,另一个是坐标和时间。

总的来说,相对论的基本特征之一,就是尽力更精确地厘清一般概念和经验事实的关系。这里的基本原则是:一个物理概念的正当性,完全在于它与经验事实的清晰、明确的关系。根据狭义相对论,空间坐标和时间在用静止的时钟和物体直接测量时,仍有一种绝对特征。但是,当坐标和时间取决于选定参考系的运动状态时,它们就是相对的。根据狭义相对论,由空间和时间的结合组成的四维连续统(闵可夫斯基)仍保持绝对特性。根据早期理论,这种绝对特性分别属于空间和时间。人们将坐标和时间解释为测量的产物,并从中推出了(相对坐标系的)运动对物体形状和时钟运行的影响,还推出了能量和惯性质量是等价的。

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