1905年 論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)

1、1論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)A.Einstein19050630眾所周知，麥克斯韋的電動(dòng)力學(xué)眾所周知，麥克斯韋的電動(dòng)力學(xué)——正如現(xiàn)在通常理解的正如現(xiàn)在通常理解的——當(dāng)應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，當(dāng)應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，會(huì)導(dǎo)致不對(duì)稱，使之無(wú)法揭示現(xiàn)象的本質(zhì)。會(huì)導(dǎo)致不對(duì)稱，使之無(wú)法揭示現(xiàn)象的本質(zhì)。比如，舉個(gè)例子，磁體和導(dǎo)體的電動(dòng)力學(xué)互易效應(yīng)。在這里可觀察的現(xiàn)象僅僅依賴于磁體和導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。比如，如果磁體是運(yùn)動(dòng)的而導(dǎo)體是靜止的，在磁體的周圍

2、會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，伴隨著某種確定的能量，在導(dǎo)體所在的地方就會(huì)形成電流。但是如果磁體是固定的而導(dǎo)體在運(yùn)動(dòng)，在磁體的周圍不會(huì)有電場(chǎng)。然而，我們?cè)趯?dǎo)體中發(fā)現(xiàn)了電動(dòng)勢(shì)，雖然在其中并沒(méi)有相應(yīng)的能量來(lái)產(chǎn)生它，但是它會(huì)產(chǎn)生——假設(shè)所討論的兩種情況下的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是相同的——和前一種情況下的電勢(shì)所引起的相同路徑和強(qiáng)度的電流。這個(gè)例子，和想要發(fā)現(xiàn)地球相對(duì)于“光介質(zhì)”的任何運(yùn)動(dòng)的失敗嘗試一起，表明電動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象和機(jī)械力學(xué)現(xiàn)象不同，并不具有與絕對(duì)靜止觀念相對(duì)應(yīng)的性質(zhì)。它

3、們其實(shí)表明了，正如已被小電荷一級(jí)近似所揭示的，同樣的電動(dòng)力學(xué)和光學(xué)定律在所有的參照系中都成立，對(duì)于它們力學(xué)方程都仍然有效。我們將這個(gè)猜想（它的主旨后來(lái)被稱作“相對(duì)性原理”）確立到基本假設(shè)的地位，并且同時(shí)引入另一個(gè)基本假設(shè)，它只是在表面上與前者矛盾，即，真空中的光速總是以確定的速度c傳播，而與輻射物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。這兩條基本假設(shè)足夠建立一個(gè)簡(jiǎn)單而一致的，并且基于麥克斯韋的固定物體理論的關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)理論?！肮庖蕴钡囊雽⒈蛔C明

4、是多余的，因?yàn)檫@里要展開(kāi)的觀點(diǎn)并不需要一個(gè)具有特殊性質(zhì)的“絕對(duì)固定的空間”，也不需要給在電動(dòng)力學(xué)過(guò)程發(fā)生的真空的一點(diǎn)賦予一個(gè)速度向量。將要展開(kāi)的理論是基于——正如所有的電動(dòng)力學(xué)——?jiǎng)傮w的動(dòng)力學(xué)，因此該理論的任何主張都與剛體間的關(guān)系（坐標(biāo)系）、時(shí)鐘和電動(dòng)學(xué)過(guò)程有關(guān)。當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)所遭遇的困難的根本點(diǎn)，就在于對(duì)這些細(xì)節(jié)考察得不夠充分。I動(dòng)力學(xué)部分動(dòng)力學(xué)部分1.同時(shí)性的定義同時(shí)性的定義讓我們?cè)O(shè)想一個(gè)坐標(biāo)系，其中牛頓動(dòng)力方程仍然有效。

5、為了使我們的表述更加精確并在口頭上和以后要引入的另一個(gè)坐標(biāo)系區(qū)分，我們稱它為“固定系”。32如果A的時(shí)鐘與B的時(shí)鐘同步同時(shí)也與C的時(shí)鐘同步，B與C的時(shí)鐘也相互同步。這樣在這種假想物理實(shí)驗(yàn)的幫助下，我們已經(jīng)有了對(duì)不同地點(diǎn)的固定時(shí)鐘的同步的理解，而且顯然得到了關(guān)于“同時(shí)”或“同步”和“時(shí)間”的定義。一個(gè)事件的“時(shí)間”就是位于該事件地點(diǎn)的固定時(shí)鐘所給出的和該時(shí)間同時(shí)的事件。這個(gè)時(shí)鐘對(duì)于所有的時(shí)間測(cè)定點(diǎn)，都需要和一個(gè)特定的時(shí)鐘保持同步。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)

6、我們進(jìn)一步推論出等式cttAA???AB2作為一個(gè)普適常數(shù)——真空中的光速譯注1。這就是將時(shí)間定義為依賴于固定系的固定時(shí)鐘的要點(diǎn)，這種適用于固定系的時(shí)間定義我們稱之為“固定系的時(shí)間”。2.論長(zhǎng)度與時(shí)間的相對(duì)性論長(zhǎng)度與時(shí)間的相對(duì)性以下的推斷是基于相對(duì)性原理和光速恒定原理。我們定義的這兩個(gè)原理如下：1.改變物理坐標(biāo)系的狀態(tài)，定律不受影響，不論這些狀態(tài)的改變涉及到兩個(gè)勻速平移運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系中的那一個(gè)。2.任何“固定的”坐標(biāo)系中的光線都以確定的速

7、度c運(yùn)動(dòng)，不論這光線是由固定或運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)出。因此間隔時(shí)間光程速度＝這里的間隔時(shí)間由1給出定義。設(shè)有一根固定的剛性棒；設(shè)它的長(zhǎng)度I由一根也是固定的測(cè)量棒來(lái)測(cè)量。我們現(xiàn)在假定棒的軸沿著固定坐標(biāo)系的x軸，然后賦予棒一個(gè)沿著平行于x軸正方向的，速度為v的勻速運(yùn)動(dòng)。我們現(xiàn)在研究一下這個(gè)運(yùn)動(dòng)中的棒的長(zhǎng)度，假設(shè)它的長(zhǎng)度由下面兩種方法來(lái)確定：(a)觀察者帶著測(cè)量棒一起運(yùn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，直接將測(cè)量棒與被測(cè)棒重疊來(lái)測(cè)量它的長(zhǎng)度，就像這三者都靜止時(shí)一樣。