爱因斯坦(8)

八

　　当爱因斯坦第一次思考光的参照系并以怎样的速度传播时，他只有16岁。那时爱因斯坦还在阿劳，后来在苏黎世，在创立相对论10年之前，他就力图更直观地设想一个参照系的运动，想象地描述同某个物体一起运动的、固定在这个物体上的量杆，还有时钟。量杆和时钟能够测量每个物体在每一瞬间的位置并确定它的速度。这样，爱因斯坦把参照系作为实在物体的形式来描述，固定于其上的有坐标原点、无限长的坐标轴和许多要多长有多长的杆。于是，任何一个物体，无论它在给定瞬间位于何处，它的位置都同量杆上的某个标志相契合，也就是具有一定的坐标，具有借助杆的帮助的“给定瞬间”。为了不把对该参照系的测量和其他测量混淆起来，爱因斯坦设想有一个人和系统一起运动，并且看不见任何其他的系统，他观察到的仅仅是物体是否同该参照系上的量杆上的标志相契合。几乎在所有的相对论解释中都提到这个“观察者”，但似乎没有他也行。“观察者”决不影响相对论的客观意义，他系在空间中飞行的量杆上，并且能够借助这些无限多和无限长的杆同时测量物体的位置。这个形象可以被不太精确的乘客形象所代替，这个乘客坐在挂上窗帘的车厢里或船舱里。

　　设想有一艘船，它航行的速度与海面上波浪的速度是相同的。对于船上的“观察者”来说，也就是对一个能够测量船速的人来说，波浪显然是静止不动的，如果不看天空、海岸，“观察者”看到的海面好象是凝固不动的，他无论如何都不知道波浪在运动——因为波浪相对于船是静止的。“观察者”的这种主观印象只不过是有条件地表现一个客观事实：波浪对于固定在船上的参照系实际上是静止的。

　　爱因斯坦感兴趣的问题是，波对于船是否仍然保持静止，假如这不是水面上的波浪，而是电磁波即光的话。爱因斯坦理论的结论接近古典相对性原理，使它易于被人把握，并且赋予这一理论惊人的可靠性。

　　爱因斯坦的理论得出了洛仑兹的结论，对迈克尔逊实验结果有了解释。在这方面，爱因斯坦的理论合乎“外部证实”和“内在完备”的公式。当新的十分反常的事实——光速在迈克尔逊干涉仪中守恒并要求作出某种解释的时候，洛仑兹提出了一种观点，它和这一事实相一致，也和从前已知的各种事实相一致，但不是单一地和自然地从更普遍的原理中得出来的。

　　爱因斯坦则是从改造全部世界图象中推导出的解释，而世界图象又是新的时空观，即从更深刻、更普遍和更具体的说明已知科学事实的全部总和中得出来的。

　　因此，使“外部证实”和“内在完备”相结合理论就完成了“逃避奇迹。”

　　爱因斯坦的初始思想就是用经验检验逻辑结构的必要性。概念不可能先验地符合实际，概念应当得出可以同经验相对照的结果。绝对运动经不住这种考验。

　　因此，相对论的全部结论不是从专门提出的假定中得出来的，而是从普遍原理中自然地推导出来的。爱因斯坦写道：“除此之外，相对论的另一个特点是它的认识论观点，物理学中没有任何概念是先验地必然的，或者是先验地正确的。决定一个概念的生存权的，是它同现象、同物理经验是否有清晰的和单一的联系。”

　　当空间和时间互不依赖的观念被四维空间—时间的“世界”代替的时候，这就完成了从牛顿力学向另一种同类型的力学的过渡。和牛顿力学相比，具有更多的“内在的完备”和“外部的证实”，更接近于“古典理想”。

　　爱因斯坦从相对论的基本前提出发，推导出了新的速度合成定理，根据爱因斯坦速度合成定理可以得出，在每一个参照系中给定物体的速度都不可能大于光速。让物体以某一速度运动，然后再附加一个推动力，在原有速度上将增加一个新的速度，根据新的速度合成定理可以得出，这时物体的速度不可能超过光速，物体的速度越接近光速，附加的推动力使物体增加速度的作用将越来越小。关于光速极限性质的论断是从普遍的假设和具体的观察中自然地得出来的，而爱因斯坦认为它是完全可靠的。因此，他非常猛烈地抨击过一种光速有限的通俗解释，更别说什么还有超光速的运动。

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