(三)彭加勒的“相对性原理”

法国数学家物理学家彭加勒(Henri Poincare，1854—1912)1895 年在研究拉摩(J.Larmor，1857—1942)电磁理论的论文中，首次出现了反对绝对运动的提法，他在那里说：“从各种经验事实得出的结论能够概括为下述断言：要证明物质的绝对运动，或者更确切地讲要证明可称量物质相对于以太运动是不可能的。”[2]1899 年，在巴黎大学的讲演中，当他描述了当时所作的一系列测量地球相对于以太运动的一阶、二阶实验没有产生任何效应后，他说：“我认为光学现象很可能只取决于物体、光源和所涉及的仪器的相对运动，不只是到二阶的量，而且到更加精确的量也是对的。”[6]这就是说，在 1899 年彭加勒相信在原则上绝对运动是不存在的， 只有根对运动才有意义。

1900 年，在巴黎举行的物理学国际会议上，他坚持了同样的原则。他

说：“我们的以太它真的存在吗？我不相信更精确的观察能够揭示出比相对位移更多的东西。”他继续说：“对于考虑到二阶项所获得的负结果， 寻找一个共同的解释是必要的。有理由假定这种共同的解释适用于更高阶的项，这些项的相消是严格的和绝对的，于是某种新的原理必定引入物理学。这一新原理很像热力学第二定律，它断言某些事情是不可能的，在这里，就是确定地球相对于以太的速度是不可能的。”彭加勒在这里明确指出对各种二阶效应实验要寻找一个共同的解释，他认为对每一个新的实验结果提出一种特殊假设的做法是不自然的。他预期着引入一个新的原理， 这一新原理在方法论上类似于热力学第二定律。即确定某些事物是不可能存在的。

迄今，彭加勒论述的只是相对运动原理而不是相对性原理。1902 年， 他在《科学与假设》(Science and Hypothesis)中进一步阐述了这一思想。在该书第五章“实验和几何学”中，他断言：“在任何时刻物体的状态只取决于初始时物体的状态和物体间的相对位置，而与系统在初始时的绝对位置和绝对速度无关。简而言之，我称它为‘相对性定律’(law of relativity)。”[7]他说：“例如宇宙系统，实验势必不能告诉我们它在空间有什么绝对的位置和方向，无论我们的仪器何等精巧，我们所能知道的，只是宇宙的各部分的情状及其相对位置。”[7]所以，彭加勒的相对性定律仍然局限在对绝对运动的否定上。

1904 年 9 月 24 日，在美国圣路易斯(St.Louis)城举行的科学和艺术会议上，彭加勒在一篇讲演中首次使用了“相对性原理”(the principle of relativity)一词。他说：“按照相对性原理，物理现象的规律对一个固定的观察者象对于一个相对于他作匀速平移运动的观察者一样是相同的。所以我们没有也不可能有任何方法来辨别我们是不是处于这样一个匀速运动系统中。”[7]在这篇讲话中，彭加勒还敏锐地预感到一种新的力学即将出现。他断言：“也许我们应该建立一门新的力学，对这门力学我们只能窥见它的一鳞半爪，在这门力学中，惯性随着速度增加，光速将会成为一个不可逾越的界限。”[8]这段话既显示了彭加勒直觉的力量，也显示出他对新力学的见解具有定性的性质。

1906 年，彭加勒在《论电子的动力学》中写道：“从实验上证明地球的绝对运动的不可能性是自然界的普遍的规律。相对性假设(postulate of relativity)是成立的而且是普遍有效的。无论这个假设迄今是与实验相一致，还是以后被更精确的实验进一步证实或被推翻，在任何情况下看到这一假设所得出的结果都是有趣的。”[1]

1908 年在另一篇文章《电子动力学》中，他仍然表述的是相对运动原理。“无论使用什么方法，除了相对速度以外，我们将永远不能揭示出任何其他东西；我所说的某些物体的速度是相对于另外一些物体而言的。” [2]1909 年，在法国科学促进协会的一次讲演中，他对洛伦兹的补偿理论的精神实质仍是满怀信心的。在这次讲演中，彭加勒详细地阐明了，以当地时间和收缩假设为基础的洛伦兹理论解释了“在所有光学实验中所观察到的完全补偿”，并且“在电学中也存在着同样的补偿作用”，他“最终坚信，相对性原理是完全正确的”。[2]

由此看来彭加勒的相对性原理虽然类似于爱因斯坦的叙述，但是在内容上的差别是很明显的，关键的差别是彭加勒原理承认静止以太的存在，

认为只有在静止以太中测量的光速才严格地为 c。他的相对性原理的内容主要是断言绝对运动不存在，实质上讲的是相对运动原理。

惠特克(Edmund Whittaker)在他的著作《以太和电磁理论的历史》中，基本上否定了爱因斯坦 1905 年关于狭义相对论的论文的意义，认为这篇论文只是“陈述了彭加勒和洛伦兹的相对论，并加了一些补充，而且引起了很大注意。”[8]他在 1955 年为爱因斯坦写的悼念传记中，也没有改

变这一评价。他说：“彭加勒 1904 年 9 月在圣路易斯的讲话中创造了‘相对性原理’这个词组。”“爱因斯坦采用彭加勒的相对性原理作为物理学的一个新基础，并且指出洛伦兹变换群对于彼此在相对运动的物体的物理学提供了一种新的分析。”[8]前面我们对彭加勒的“相对性原理”已经作了详实的介绍，对于惠特克这一不公正的评价也就不攻自破了，何况爱因斯坦并未读过 1904 年洛伦兹的论文，也不知道彭加勒的这个讲话。

爱因斯坦一直坚持工作的连续性这一观点，他曾经说过：“至于相对论，它根本不是一个革命行动的问题，而是一条可以追溯到很多世纪的路线的一种自然发展的问题。”[8]他对他的前辈和同时代人的工作都是充分肯定的。英费尔德(L.Infeld)在他写的《相对论的发展史》中叙述了他与爱因斯坦在普林斯顿的一次谈话：“我对爱因斯坦说：‘在我看来，即使您没有建立它，狭义相对论的出现也不会再等多久。因为彭加勒已经很接近构成狭义相对论的那些东西了。’爱因斯坦回答道：‘是的，这说得对。’” [8]