简析爱因斯坦创建狭义相对论的思路

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。     

狭义相对论的创立和爱因斯坦的科学思想--纪念爱因斯坦狭义相对论发表100周年

从迈一莫实验与相对论的创立的关系，对爱因斯坦创立相对论的思想过程及其科学思想等进行了分析说明。     

关于爱因斯坦创立狭义相对论的哲学思考

爱因斯坦创立的狭义相对论是20世纪初现代科技革命狂飙突进的标志性成果之一,影响深远。狭义相对论的创立与爱因斯坦具有独特的好奇心、勇于创新的科学精神、领先的科学思想、灵活机动的科研方法密切相关。这一切带给科技和教育工作者的重要启示是：要在科研和教学工作中取得超一流的成就,就必须善于创新科技思想,并用正确的方法论武装头脑。     

狭义相对论从爱因斯坦到弦

本书为剑桥大学出版社最近出版的关于狭义相对论的新的专著，其特点是把传统的狭义相对论内容扩大，包含较多新的和进一步发展的内容，如相对论量子力学、基本超对称和相对论弦论等，并把空间维数应用到任意维数。     

爱因斯坦的相对论及其产生的历史背景

二十世纪最伟大的物理学家爱因斯坦冲破了经典时空观的束缚,建立了崭新的时空理论。创立了《狭义相对论》,对物理学的发展和人类的进步作出了巨大的贡献。回顾相对论产生的背景,可以看出既是历史的必然,也是爱因斯坦独具匠心的创造。可以使我们领略到爱因斯坦敏锐的观察力和天才的想像力。     

关于"狭义相对论"建立的历史背景的教学

从迈克尔逊—莫雷实验结果的解释——牵引假说、洛伦兹电子理论,彭加勒的狭义相对论思想以及爱因斯坦的狭义相对论思想三个方面,阐述了狭义相对论建立的历史背景,以及在此过程中物理学家所做出的重要贡献,再现了历史上物理学家探索狭义相对论的艰辛历程,以此来激发学生的学习兴趣,培养学生的探索和创新能力.     

爱因斯坦的下一个目标：用相对论揭开引力之谜

爱因斯坦在完成他的狭义相对论之后并没有满足，因为狭义相对论不涉及引力，然而，天体的运动是由引力决定的，说“宇宙是被引力控制的”，那一点也不过分。     

我是怎样创立相对论的？

我是怎样创立相对论的？Ａ．爱因斯坦编者按：本文是１９２２年１２月１４日爱因斯坦在日本京都大学所作演讲的译文，原载《科学学与科学技术管理》，１９８３年第７期。研读此文，不仅使我们可以清楚地了解爱因斯坦创立相对论的过程，而且有助于启发我们的科研思维。为此...     

爱因斯坦的狭义相对论是正确的吗?

物理学定律之一的相对性原理从任意惯性系看来的一致性最先由H.Poincarè推介,而Lorentz变换(LT)体现该原理,但H.Lorentz于1904年发表的相对性思想是在以太存在性之下得出的.1905年Einstein发表了著名论文,其中有一个公设——光速不变性原理,由此认为不需要以太,亦即用不着一个优先的参考系.后来的讨论总包含下述问题:Einstein的狭义相对论(SR)和改进的Lorentz理论(MOL),哪个更好地描述自然界?这两者的主要区别在于,SR认为所有惯性系都是平权、等效的,而MOL认为存在优先的参考系.多年来的众多研究讨论显示,SR存在逻辑上的不自洽,亦缺少真正确定的实验证实.由此可以理解欧洲核子研究中心(CERN)的著名科学家John Bell在1985年所说的话:我想回到Einstein之前,即Pioncarè和Lorentz.这实际上是说SR是不正确的.现在我们应重新审视1905年Einstein以光速不变假设为基础的关于同时性的定义——当光信号由位置A传到位置B,并立即返回到A,则有时间关系式tB--tA=tA--tB.……但在2009年林金团队发表一篇论文,报道他们对Einstein光速不变假设的判决性实验检验,它是在中国科学院国家授时中心的高精度TWSTT(双向卫星时间传递)设施上完成的.通过对比单程光信号同时性定义和双程光信号同时性定义的测量机制证明:在有相对运动的情况下双程光信号中的往和返两个单程信号通过的时间必然是不相等的,因此tB--tA≠t'A--tB.在航天技术帮助下,林金教授证明了光速不变理论的错误.SR的逻辑基础是相对主义,会造成原理上的悖论.产生的各种悖论质疑了SR的自洽性,最著名的一个是P.Langevin于1911年提出的双生子佯谬.本文对时空一体化提出批评,相对论正是建筑在space-time概念的基础上.但space-time的意思是什么?人们其实并不知道.Minkowski建议了一个4维矢量,把时间与3维空间搞在一起.这种处理在数学表达上有优点,但与物理实际相悖.space-time在计量学和SI制中都不存在,并且没有可测性.把空间矢与时间矢相加根本不可能,没有任何意义!从根本上讲,时间与空间不能混合在一起.基于上述理由,我们认为Einstein的狭义相对论是不正确的.     

爱因斯坦及其对物理学的贡献

对爱因斯坦的生平及其对物理学的重要贡献进行了介绍，回顾了相对论与量子论创立的主要过程，阐述了爱因斯坦是20世纪最伟大的科学家和思想家，他以相对论和量子论这两大划时代的科学贡献奠定了现代物理学的理论基础，全面更新了人类对时间和空间、物质和能量的看法；其科学思想与哲学思想丰富了人类的思想宝库，他的人道与正义、怀疑与批判的进取精神以及高山景行的人格，为学界树立了良好的道德风范．     

Einstein场方程的Schwarzschild求解——广义相对论经典算例

Einstein场方程是一个难解的非线性二阶微分方程组,其解析求解广泛应用于广义相对论.求解了Einstein场方程的中心对称静态解,即Schwarzschild解,该解对于广义相对论的研究具有一定的指导作用.     

狭义相对论观下相对C场的假设

把宇宙保持具有物体最大速度不能超过光速度这个极限速度的性质看作是一种场发生作用的性质,把这种场叫做相对C场。引入相对C场的S′系以速度v相对S系运动的活跃系数,在狭义相对论和广义相对论中都没有考虑相对C场的作用．如果确实存在相对C场,对宇宙的结构和运动的认识将进一步发展．     

狭义相对性原理的实验证据研究

狭义相对论是近代物理学的基础理论之一,它的基本假设和各种相对论效应,已被许多实验检验和证实.狭义相对性原理是伽利略相对性原理的推广.通过对4个典型实验的原理及零结果的分析,阐述了狭义相对性原理的实验证据,展示了狭义相对性原理被实验检验的过程.     

“文革”期间的爱因斯坦批判

“文革”期间，中国开展过一系列批判自然科学领域中“资产阶级反动思想”的活动．作者根据有关原始资料，从政治和科学思想两个方面讨论了这一时期对爱因斯坦的批判情况，并对这一批判活动的性质厦方法作了初步分析，认为，“文革”期间对爱因斯坦的批判是一种政治批判和哲学批判，所用的批判方法主要是故意歪曲事实，进行诡辩，将爱因斯坦的一般言论加以政治歪曲，以哲学标准评价爱因斯坦的物理学认识．     

"文革"期间的爱因斯坦批判

“文革”期间,中国开展过一系列批判自然科学领域中“资产阶级反动思想”的活动.作者根据有关原始资料,从政治和科学思想两个方面讨论了这一时期对爱因斯坦的批判情况,并对这一批判活动的性质及方法作了初步分析,认为,“文革”期间对爱因斯坦的批判是一种政治批判和哲学批判,所用的批判方法主要是故意歪曲事实,进行诡辩,将爱因斯坦的一般言论加以政治歪曲,以哲学标准评价爱因斯坦的物理学认识.     

狭义相对论与运动速度上限

论证了对于具有静止参考系特性的粒子, 以绝对时空观为基础的伽利略变换是唯一允许粒子运动速度为任意大的线性时空变换, 因而对于任何非伽利略型的线性时空变换, 必然要求粒子运动速度存在上限。通过引进运动速度上限vm, 针对静质量不为零的粒子, 给出一种无需利用光速不变假设和具体的时空变换关系, 而完全在动力学范围内得到相对论质速关系和质能关系的新推导, 并进一步确定了相应线性时空变换的广义洛伦兹变换公式。质速关系和质能关系以及广义洛伦兹变换的新形式已不再直接与光速相关, 而是由更一般的普适速度上限vm替代了光速c。 对于经典伽利略变换则可作为广义洛伦兹变换在vm→∞时的一种极限特例, 而速度上限vm的具体取值可由实验测量来确定。     

普遍的质速关系和狭义相对论

依据相对性原理以及动量守恒和能量守恒定律, 无需利用光速不变假设和具体的时空变换关系证明相对论能量必须正比于相对论质量。通过建立和求解质速关系的微分方程, 自动给出极限速度vm, 并得到一种普遍适用的相对论质速关系。该质速关系既适用于具有静质量且运动速度小于极限速度的“慢子”, 又适用于不具有静质量且运动速度大于极限速度的“快子”以及运动速度等于极限速度的“常子”。在此基础上可确定运动学时空变换的广义洛伦兹变换公式以及动力学的质能关系和能量-动量关系, 从而建立一种更为普遍的狭义相对论理论。无论是否存在无静质量的“快子”和“常子”, 无论是否发现超光速现象, 新的相对论理论都是成立并自洽的。极限速度的具体取值可由实验测量确定, 若取vm=c , 就回到传统相对论的公式, 光速不变则成为相对论的一个推论。