相对论诞生:爱因斯坦是如何创立狭义相对论的?| 深度( 十 )


相对论诞生:爱因斯坦是如何创立狭义相对论的?| 深度
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那么 , 用 电子这种 微观粒子来解释电磁现象是谁最先提出来的呢?当然 , 话都说到这里来了 , 你们十有八九会猜是 洛伦兹干的 。
没错 , 就是他干的 。
也就是说 ,洛伦兹对麦克斯韦的电磁理论做了一种 微观上的解释 。
他认为 电是由微小粒子组成的 ,电磁世界的各种现象现象都跟这种微小粒子的运动有关 。 这种微小粒子就是我们后来说的 电子 , 洛伦兹的这套理论就叫 电子论 。
电子论是电动力学的一次重大进步 ,洛伦兹也因此获得了 第二届(1902年)诺贝尔物理学奖 , 虽然大家都只记得 伦琴因为 x射线获得了第一届 。
1953年 ,爱因斯坦在 洛伦兹的百年诞辰上这样说道: 我们这个时代的物理学家 , 多半没有充分了解到洛伦兹在理论物理基本概念的发展中起到的决定性作用 。 造成这种怪事的原因 , 是洛伦兹的基本观念已经深深地变成了他们自己的观念 , 以至于他们简直无法体会到这些观念是多么大胆 , 以及它们使物理学的基础简化到什么程度 。
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既然洛伦兹如此钟爱 电子论 , 那他自然也希望能从 电子论的角度给这些 以太实验一个合理的解释 , 而他确实也做到了 。
他从 电磁理论导出了菲涅尔的 部分曳引系数(这就意味着可以解释那些一 阶光学实验) , 经过长时间的思考 , 他又想出了一个可以解释 迈克尔逊-莫雷实验的办法 。 这些内容最终汇集在 1895年这篇名为《 关于动体电现象和光现象的理论研究》 , 长达137页的专题论文上 , 而 爱因斯坦对这篇论文非常熟悉 。
更加重要的是: 洛伦兹的这套理论不仅在以太系中成立 , 在相对以太做匀速直线运动的参考系中也成立 , 虽然只是针对v/c一阶情况 。
当然 , 在 洛伦兹眼里 , 他只是用了一些数学技巧把 运动参考系的现象转化到 绝对静止的以太参考系里来处理 。 但 爱因斯坦眼里 , 这妥妥的就是 电磁理论在v/c一阶情况下满足相对性原理的绝佳证明啊 。
洛伦兹原本计划按照菲涅尔的思路来 , 假定以太会以 菲涅尔曳引系数被物体拖动 。 但后来他发现没这个必要 , 利用 极化 , 在 静止以太下就可以解释观测到的现象 。
而且 , 洛伦兹还把 以太和 有质量的物质做了严格的区分 , 并拒绝对以太的 力学性质再做任何假设 。
这就有意思了 , 你们看看集万千宠爱于一身的 以太 , 到洛伦兹这里变成啥了:它是完全 静止的 , 没有任何力学性质 , 还跟其它有质量物质不一样 , 以太在这里完完全全变成了一个啥也不干的 纯背景墙 。
爱因斯坦后来诙谐地说:“ 洛伦兹留给以太的唯一力学性质就是不动性 。 狭义相对论带给以太概念的全部变革 , 就是取消了以太最后的这个力学性质 , 即不动性 。 ”
大家可以看到 , 以前人们认为 以太之于光波 , 大致就类似水之于水波 , 空气之于声波 , 都认为是 相邻介质点之间的力学作用形成了波 。
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但是 ,洛伦兹从 电子论出发 , 把以太的力学性质都给剥夺了 , 让以太变成了一个纯背景墙 , 这变化是非常大的 。
13-长度收缩假说
那么 ,洛伦兹又是如何利用这套理论解释 迈克尔逊-莫雷实验的呢?
洛伦兹的思路跟 菲涅尔类似 , 也是一种 补偿法 。 如何补偿?

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