对电磁场对称性的考虑

这几年，爱因斯坦还对电磁场的对称性进行了考虑，他在《论动体电动力学》一开始就指出：“大家知道，麦克斯韦电动力学——象现在通常为人们所理解的那样——应用到运动的物体上时，就要引起一些不对称， 而这种不对称似乎不是现象所固有的。比如设想一个磁体同一个导体之间的电动力的相互作用。在这里，可观察到的现象只同导体和磁体的相对运动有关，可是按照通常的看法，这两个物体之中，究竟是这个在运动，还是那个在运动，却是截然不同的两回事。如果是磁铁在运动，导体静止着， 那末在磁体附近就会出现一个具有一定能量的电场，它在导体各部分所在的地方产生一股电流。但是如果磁体是静止的，而导体在运动，那末磁体附近就没有电场，可是在导体中却有一电动势，这种电动势本身虽然并不相当于能量，但是它——假定这里所考虑的两种情况中的相对运动是相等的——却会引起电流，这种电流的大小和路线都同前一情况中由电力所产生的一样。”[9]

爱因斯坦想得到一种只有相对运动才具有物理意义的电磁理论，换句话说他一直寻求电磁学关于运动相对性的统一。1973 年霍耳顿(Holton)发现了一篇爱因斯坦在 1919 年写的一篇文章《相对论发展中的基本思想和方法》。在这篇文章中，有爱因斯坦把法拉第定律应用到磁铁和导体环情形时引起的不对称性的清晰的叙述。他写道：

“在狭义相对论建立的过程中，对法拉第电磁感应实验的思考，对我起着导向的作用。按照法拉第定律，在磁铁相对于导体环路的运动中，在导体环路中有感应电流出现。无论是磁铁在运动或者是导体在运动，这一结果是完全相同的，按照麦克斯韦-洛伦兹理论只与相对运动有关。然而对这一现象的理论解释在两种情形下是完全不同的⋯⋯”[1]

“我不能接受这是两种基本不同情形的思想。我深信这两种情形之间的差别不是实质性的差别，宁可说只不过是参考点选择的差别，从磁铁参考系来看，一定没有电场，而从导体参考系来看，一定有电场。因此电场的存在是相对的，依赖于所选用的坐标系统的运动状态。唯一可以接受的客观事实是完全与观察者或坐标系统的相对运动状态无关的联合在一起的电磁场。这个电磁感应现象迫使我假设狭义相对论原理。”[1]

1950 年，爱因斯坦在给美国克利夫兰物理学会的信中谈到了对电磁场对称性与统一性的考虑与建立狭义相对论的关系。他写道：“直接引导我提出狭义相对论的是由于我深信，物体在磁场中所感受到的电动力不过是一种电场力罢了。”