摔跤“摔”出相对论

摔跤“摔”出相对论

有一次，大科学家爱因斯坦打算把家里墙上的一幅旧画换下来，他搬来一架梯子，一步一步爬上去。当他爬到一半的时候，突然想起一个问题，就忘了自己正在爬梯子，开始沉思起来，结果猛地从梯子上摔下来。摔到地上以后，爱因斯坦却忘了疼痛，而是想：人为什么会笔直地掉下来呢？看来物体总是沿着阻力最小的线路运动的。爱因斯坦想到这里，马上站立起来，一瘸一拐地走到桌边，把自己的这个想法记了下来。这次摔跤给了他正在研究的问题——相对论很大的启发。

爱因斯坦在十六岁时，就从书本上了解到，光是以极快的速度前进的电磁波。于是他有了这样一个想法，如果一个人以光的速度运动，他将会看到一幅什么样的景象呢？按照推理，他将看不到前进的光，只能看到在空间里振荡着，却停滞不前的电磁场。但是这种事可能发生吗？

与此相联系，他想到了与光波有关的以太。以太这个词源于希腊，就是光波传播的媒介，它充满了包括真空在内的全部空间，并能渗透到物质中。与以太说不同，牛顿认为，发光体发射出的是以直线运动的微粒粒子流，粒子流冲击视网膜就引起视觉。后来，电磁学得到发展，证明光就是一定频率范围内的电磁波，从而统一了光的波动理论与电磁理论。以太不仅是光波的载体，也成了电磁场的载体。(www.guayunfan.com)电磁学的发展，最初也被纳入牛顿力学的框架。但是，在解释运动物体的电磁过程时，却发现与牛顿力学所遵从的相对性原理不一致。真空中，电磁波的速度，也就是光的速度是一个恒量；然而牛顿力学却认为，不同惯性系的光速不同。该如何解决这一分歧呢？

爱因斯坦认真研究了电磁理论，他坚信电磁理论是完全正确的，但是有一个问题使他产生怀疑，那就是绝对参照系以太的存在。他想：以太绝对参照系是必要的吗？电磁场一定要有荷载物吗？

1905年5月的一天，爱因斯坦和朋友贝索再次讨论这个问题。贝索按照马赫主义的观点阐述了自己的看法。19世纪末，马赫在其所著的《发展中的力学》中，批判了牛顿的绝对时空观，爱因斯坦对此印象深刻。突然，爱因斯坦似乎领悟到了什么，他回到家经过反复思考，终于恍然大悟。原来爱因斯坦想清楚了一件事：时间没有绝对的定义，时间与光信号的速度有一种不可分割的联系。

1905年9月，爱因斯坦写了一篇论文：《论动体的电动力学》，刊发在德国《物理学年鉴》上。这篇论文是关于狭义相对论的第一篇文章。相对论认为，光速在所有惯性参考系中不变，它是物体运动的最大速度。这篇文章中，爱因斯坦建立了全新的时间和空间理论。

相对论的发现，给爱因斯坦带来了巨大的荣誉。英国著名物理学家、皇家学会会长汤姆逊说：“这是自从牛顿时代以来，所取得的关于万有引力理论的最重大的成果”，“爱因斯坦的相对论是人类思想最伟大的成果之一”。爱因斯坦在1916年写了一本通俗介绍相对论的书《狭义与广义相对论浅说》。到1922年，已经再版了四十次，还被译成了十几种文字，广为流传。

历史小课堂

阿尔伯特·爱因斯坦（1879-1955），犹太人，德裔美国物理学家、思想家及哲学家，现代物理学的开创者和奠基人。1999年12月26日，爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。

爱因斯坦1900年毕业于苏黎世联邦理工学院，入瑞士国籍。1905年获苏黎世大学哲学博士学位。1913年，爱因斯坦返德国，任柏林威廉皇帝物理研究所所长和柏林洪堡大学教授，并当选为普鲁士科学院院士。1933年，因受纳粹迫害，迁居美国，任普林斯顿高级研究所教授，从事理论物理研究，1940年入美国国籍。爱因斯坦曾说，在美国这个国度里，各阶级的人都能在勉强过得去的友谊中生存下去。