狭义与广义相对论浅说_杨润殷 译 胡刚复 校,北京大学出版社,20

狭义与广义相对论浅说_杨润殷 译 胡刚复 校,北京大学出版社,2006年1月第1版导读

狭义与广义相对论浅说_杨润殷 译 胡刚复 校,北京大学出版社,2006年1月第1版导读

《狭义与广义相对论浅说》导读 李醒民

（中国科学院研究生院， 北京 100049）

阿尔伯特 爱因斯坦（Albert Einstein, 1879~1955）是20世纪最伟大的科学家、思想家和人。作为科学家，他是19和20世纪之交物理学革命的发动者和主将，是现代科学的奠基者和缔造者。他的诸多科学贡献都是开创性性的和划时代的。按照现今的诺贝尔科学奖评选标准，他至少应该荣获五六次物理学奖（狭义相对论、布朗运动理论、光量子理论、质能关系式、广义相对论，以及固体比热的量子理论、受激辐射理论、玻色-爱因斯坦统计、宇宙学等）。爱因斯坦在物理学家心目中的威望和位置遥遥领先。据说，1999年12月，《物理学世界》（Physics World）杂志在世界第一流物理学家中间做了一次民意测验，询问在物理学中做出最重要贡献的五位物理学家的名字。在收到的表格上，共有61位物理学家被提及。爱因斯坦以119票高居榜首，牛顿紧随其后得96票。麦克斯韦（67）、玻尔（47）、海森伯（30）、伽利略（27）、费因曼（23）、狄拉克（22）和薛定谔（22）出现在前10名中。130位调查对象只有一人提名斯蒂芬 霍金——要知道，他可是当今全球知名度最高的科学家啊。 作为思想家，爱因斯坦的以开放的世界主义、战斗的和平主义、自由的民主主义、人道的社会主义为标志的社会政治哲学，以及远见卓识的科学观、别具只眼的教育观、独树一帜的宗教观，无一不是人类宝贵的思想遗产，它们将会成为21世纪“和平与发展”主旋律中的美妙音符，永远充当社会进步和文明昌盛的助推器。他的科学哲学是由五种要素——温和经验论、基础约定论、意义整体论、科学理性论、纲领实在论——构成的独特而绝妙的多元张力哲学。在这个兼容并蓄、和谐共存的哲学统一体中，这些不同的乃至异质的要素相互限定、珠联璧合，彼此砥砺、相得益彰，保持着恰如其分的“必要的张力”，从而显得磊落轶荡、气象万千。他的探索性的演绎法、逻辑简单性原则、准美学方法、形象思维等科学方法论别出机杼，所向披靡。他关于科学的客观性、可知性、统一性、和谐性、因果性、简单性、不变性等科学思想涵义深邃，意蕴隽永。它们是19和20 世纪之交科学哲学和科学方法论的巅峰——以马赫、彭加勒、迪昂、奥斯特瓦尔德、皮尔逊为代表的批判学派——之集大成和发扬光大，是现代哲学的思想奇葩和智慧结晶，从而在在哲学史和思想史上浓墨重彩地大书一笔，成为世人取之不尽、用之不竭的精神宝藏。

爱因斯坦作为一个大写的人，他对生命的价值和人生意义的理解，他对真善美的不懈追求，他的独立的人格、仁爱的人性和高洁的人品，这一切形成了他的丰盈的人生哲学和道德实践，成为人类高山景行的楷模和人的自我完善的强大的精神力量。在某种意义上，作为人的爱因斯坦比作为科学家和思想家的爱因斯坦还要伟大。当他活着的时候，全世界善良的人似乎都能听到他的心脏在跳动；当他去世时，人们不仅感到这是世界的巨大损失，而且也是个人的不可弥补的损失。这样的感觉和情愫是罕有的，一个自然科学家的生与死能在世人中间引起这样的感觉，也许在历史上还是头一次。

说到此处，我们蓦然想起宋人钱惟演的《对竹思鹤》。钱诗云：“瘦玉萧萧伊水头，风宜清夜露宜秋。更教仙骥旁边立，尽是人间第一流。”以此诗之意象隐喻爱因斯坦，岂不是神来之笔，惟妙惟肖？！

今年是爱因斯坦创立狭义相对论（写于1905年6月，发表于同年9月）100周年和逝世（1955年4月18日）50周年，联合国不失时机地把2005年定为“物理学年”，德国、瑞士等国家也把2005年定为“爱因斯坦年”，以表达对爱因斯坦的纪念。为纪念这位百年或千年难得一遇的世界伟人，北京大学出版社适逢其会地出版爱因斯坦的著作《狭义与广义相对论浅说》等，这既表达了对爱因斯坦的缅怀之心和铭感之情，更表明继承和发扬他的思想遗产和精神

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菁华之意。

（一）爱因斯坦的“幸运年”

1905年，是爱因斯坦的“幸运年”。是年，晴空响霹雳，平地一声雷——爱因斯坦在德国《物理学年鉴》17卷发表了著名的“三合一”论文，当时他还是瑞士伯尔尼专利局的一个默默无闻的小职员。

第一篇论文是《关于光的产生和转化的一个启发性的观点》，即光量子论文，写于1905年3月。爱因斯坦在其中大胆提出光量子假设：从点光源发出来的光束的能量在传播中不是分布在越来越大的空间中，而是由个数有限的、局限在空间各点的能量子所组成，这些能量子能够运动，但不能再分割，只能整个地吸收或产生出来。从这一假设出发，他讨论和阐释了包括光电效应在内的9个具体问题。这篇论文的确是“非常革命的”，它使沉寂了4年之久的普朗克的辐射量子论得以复活，并拓展到光现象的研究之中。它直接导致了1924年德布罗意物质波的概念和1926年薛定谔波动力学的诞生。

第二篇论文是《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》，即布朗运动论文，写于1905年5月。该论文指出古典热力学对于可用显微镜加以区分的空间不再严格有效，并提出测定原子实际大小的新方法。这直接导致佩兰1908年的实验验证，从而给世纪之交关于原子实在性的旷日持久的论争最终画上句号。

第三篇论文是《论动体的电动力学》，即狭义相对论论文，写于1905年6月。这篇论文并非起源于迈克耳逊-莫雷实验。它由麦克斯韦电动力学应用到运动物体上要引起似乎不是现象所固有的不对称作为文章的开篇，通过引入狭义相对性原理和光速不变原理两个公设以及同时性的定义，从而推导出长度和时间的相对性及其变换式，一举说紧接着在同年9月，爱因斯坦又完成了《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》这篇不足3页的论文，通过演绎，轻而易举地导出了质能关系式E=mc2，得出“物体的质量是它所含能量的量度”的结论，从而叩开了原子时代的大门。

狭义相对论的提出是物理学中划时代的事件。它使力学和电动力学相互协调，变革了传统的时间和空间概念，提示了质量和能量的统一，把动量守恒定律和能量守恒定律联结起来。它与10年之后创立的广义相对论，在科学史上的矗立了一座巍峨而永恒的丰碑，全面打开了物理学革命的新局面。海森伯曾经说过：“在科学史上，以往也许从来没有过一个先驱者象阿尔伯特 爱因斯坦和他的相对论那样，在他在世时为那么多的人所知道，而他一生的工作却只有那么少的人能够懂得。然而，这个名声是完全有理由的。因为有点象艺术领域中的达 芬奇或者贝多芬，爱因斯坦也站在科学的一个转折点上，而他的著作率先表达出了这一变化的开端；因此，看来好像是他本人发动了我们在本世纪上半期所亲眼目睹的这场革命。” 爱因斯坦的“三合一”论文是在8周内一气呵成的，当时他只是瑞士伯尔尼专利局一名默默无闻的小职员。奇迹是怎样发生的呢？

“问渠那得清如许，为有源头活水来。”

在叙述爱因斯坦创立狭义相对论之前，我们先回顾一下当时的科学背景以及先驱者们的工作，尤其是洛伦兹和彭加勒的贡献。明了诸多现象。

（二）19世纪末的物理学状况

从19世纪初光的波动说复活以来，物理学家一直对传光媒质以太议论不休，其中一个重要问题就是以太和可称量物质（特别是地 …… 此处隐藏：27356字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……