狭义相对论的诞生
爱因斯坦的狭义相对论从根本上改变了作为人类思考基本要素的时间和空间的陈旧概念,它认为,如果对于一切参照系,光速是不变的,而且一切自然规律都是相同的,那么可以发现,时间和空间都是相对于观察者的。
狭义相对论起源于爱因斯坦 16 岁时写的一篇论义。即《关于磁场中的以太的研究现状》。
“以太”这个源于希腊文,即空气的上层之意的名词,是亚里斯多德所设想的与构成地球万物的水、土、火、气四元素不同的构成神灵世界的一种轻元素。
到 19 世纪末期,万有引力被发现以后,复活了亚里斯多德关于“以太” 的设想,说“以太”是宇宙真空中引力的传播介质,从此,“以太”被引入物理学,而且被说成是“光波”和电磁波的传播媒介。
爱因斯坦却没有盲目地跟在牛顿后面,为牛顿喝彩,在儿子的摇篮边, 为了研究“以太”究竟是存在还是不存在,“以太”到底是什么,他不知度过了多少个不眠之夜,他一边大胆地假设,一边小心地求证,狭义相对论终于问世了。
爱因斯坦研究了光在“以太”中的传播问题,大胆地否定了“以太”的存在。
爱因斯坦认为关于时间是不断流动延续,空间是广阔无边,物体的存在与运动对此一点影响也没有的观点是毫无道理的,这就从根本上动摇了牛顿的信仰。
爱因斯坦认为,时间、空间、物体、运动是不可分割的统一整体,物体的运动变化,不但影响空间的大小存在,而且也影响时间的流动过程。
最明显的例证是在物体运动速度充分大时,时钟会显示变慢,物体会沿运动方向缩小尺寸。在过去,牛顿的万有引力定律对于计算围绕太阳公转的行星,如水星、金星、地球、火星等的运行轨道及人造地球卫星的运动轨道也卓有成效。
它甚至可以分秒不差地预报百余年后在地球上某处能够看到的日全食或月全食的时间,许多人对这条万有引力定律奉若神明,把它讴歌成整个宇宙的绝对真理。
但是相对论阐明了:牛顿的运动定律只有在物体运动速度远比光速低的场合下才适用,万有引力定律也只有在强度弱的场所才成立。
就这样,相对论把这些定律从宇宙的绝对真理的宝座上拉了下来,证明它们无非是相对真理而已。
对牛顿的经典物理学进行了全盘的否定之后,爱因斯坦提出了全新的时间空间和运动概念,并经过复杂的数学推导和运算,最终导出了一系列重要的狭义相对论结论。
当爱因斯坦发表狭义相对论的观点时,年仅 26 岁。一个年仅 26 岁的年
轻人,竟然把支配物理科学 200 年之久的牛顿物理学大厦给彻底摧毁了,整个世界为之哗然、愕然!