以太漂移实验零结果的启示

爱因斯坦在京都大学的讲话中谈到他的相对论思想的发展是在大学第二年(1897 年)，从考虑以太漂移实验开始的。他力图从物理学文献中找到以太运动的实验证明，但毫无结果，于是他想通过实验来进行。他说：

“那时，我想要检验以太相对于地球的运动⋯⋯当我最早想到这个问题时，我没有怀疑以太的存在，即不怀疑地球在以太中的运动。我想用两个热电偶作如下实验，放置两个平面镜使来自单光源的光在两个不同方向上反射，一束光平行于地球运动的方向，另一束光与之相反。如果这两束光之间有一能量差，就能用两个热电偶测量出它们所产生的热量之差。以证实以太的存在，但是没有进行这个实验。”[10]

这段话可以从1899 年9 月他给未婚妻米列娃·马丽奇(Mileva Maric) 的信中得到证实：“我也给 W·维恩教授写了信，研究光以太与有重物体的相对运动，因为“上司”(H·韦伯，爱因斯坦在工业大学的物理教授) 对此完全像是位继母。”“由于他的导师们的怀疑是那样的大，因此没有建造这种仪器的机会。”[11]

他接着谈到迈克耳孙实验零结果对他的影响。他说：“还在学生时代我就在想这个问题了，当时我知道迈克耳孙实验的奇怪的结果。不久我得到这个结论：如果我们承认迈克耳孙的零结果是事实，那么地球相对以太运动的想法就是错的，这是引导我走向狭义相对论的最早想法。自那以后， 我认识到虽然地球在环绕太阳运动，但地球运动不能由任何光学实验检验出来。”[10]当迈克耳孙实验的零结果使一些物理学家感到震惊和迷惘， 忙于修补以太论的时候，爱因斯坦却得出“地球相对于以太运动的想法是错误的”结论。这与他在“追光”中的思想是一脉相承的。因为在那时他凭直觉相信在相互作匀速运动的参考系中所看到的物理现象“都按同样的定律进行”。

为什么又说这是引导他走向狭义相对论的最早的想法呢？这是因为在追光中他是“凭直觉”，而这时是从观察实验中得到的结论，比过去对相对性原理的认识就更加具体、更加巩固了。但迈克耳孙实验在他的观念上

并没有引起很大的变化。所以他在晚年与香克兰的几次谈话以及致美国克利夫兰物理协会的信中，都谈到他在 1905 年前“通过洛伦兹的著作知道迈克耳孙的工作”，但是迈克耳孙实验的零结果对他“并没有产生很大的影响”。从爱因斯坦思想发展的历史过程来分析，对这句话就易于理解了， 与他在 1922 年的讲话也就没有什么矛盾了。