附錄 五、 相對論與空間問題。(二)

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以及與空時作相對運動的永遠存在的質點(為另一方)所構成(至少在原則上是這樣)。

    這個關于空時獨立存在的觀點,可以用這種斷然的說法來表達,如果物質消失了,空時本身(作為表演物理事件的一種舞台)仍将依然存在。

     理論的發展打破了這種觀點。

    這個發展最初似乎與空時問題毫下相幹。

    這個發展就是再現了場的概念以及最後在原則上要用這個概念來取代粒子(質點)觀念的趨勢。

    在經典的體制中,場的概念是在物質被看作連續體的情況中作為一種輔助性的概念而出來的。

    命名如,在考慮固體的熱傳導時,物體的狀态是由物體每一點在每一個确定時刻的溫度來描述的。

    在數學方法上,這就是意味着将溫度表示為溫度場,亦即表示為空間坐标的時間t的一個數學表示式(或函數)。

    熱傳導定律被表述為一種局部關系(微分方程),基中包括熱傳導的所有特殊情況。

    這裡,溫度就是場的概念的一個簡單的例子。

    這是一個量(或量的複合),是坐标和時間的函數。

    另一個例子就是對液體運動的描述。

    在每一個點上每一時刻都有一個速度,其值即由該速度對于一個坐标系的軸的三個&ldquo分量&rdquo來加以描述(矢量)。

    這裡,在每一個點的速度的各個分量(場分量)也是坐标(x,y,z)和時間(t)的函數。

     上面所提到的場的特性是它們隻存在于有質之中;它們僅僅用來描述這種物質的狀态。

    按照場概念的曆史發展看來,沒有物質的地方就不可能有場存在。

    但是,在十九世紀的頭二十五年中,人們證明,如果把光看作一種波動場&mdash&mdash與彈性固件的機械振動場完全相似,那麼光的士涉和運動現象就能夠解釋得極為清楚。

    因此人們就感到有必要引進一種在沒有有質物質的情況下也能存在于&ldquo一無所有的空間&rdquo中的場。

     這一情況産生了一個自相矛盾的局面。

    因為,按照其起源,場概念似乎僅限于描述有質全内部的狀态。

    由于人們确信每一種場都應看作此場概念隻應限于描述有質體内部的狀态這一點就顯得更加确切了。

    因此人們感到不得不假定,甚至在一向被認為是一無所有的空間中也到處存在着某種形式的物質,這種物質稱為&ldquo以太&rdquo。

     将場概念從場必須有一個機械載體與之相聯系的假定中解放出來,這在物理思想發展中是在心理方面最令人感到興趣的事件之一。

    十九世紀下半葉,從法拉第和麥克斯韋的研究成果中越來越清楚地看到,用場描述電磁過程大大勝過了以質點的力學概念為基礎的處理方法。

    由于在電動力學中引進場的概念,麥克斯韋成功地預言了電磁波的存在,由于電磁波與光波在傳播速度方面是相等的,它們在本質上的同一性也是無可懷疑的了。

    因此、光學在原則上就成為電動力學的一部分,這個巨大成就的一個心理效果是,與經典物理學的機械唯物論體制相對立的場概念逐漸赢得了更大的獨立性。

     但是最初人們還是認為理所當然地必須把電磁場解釋為以大的狀态,并且極力設法把這種狀态解釋為機械性的狀态。

    由于這種努力總是遭到失敗,科學界才逐漸接受了放棄此種機械解釋的主張。

    然而人們仍然确信電磁場必然是以大的狀态,十九世紀和二十世紀之交,情況就是這樣。

     以太學說帶來了一個問題:相對于有質體而言,以大的行為從力學觀點看來是怎樣的呢?以太參與物體的運動呢、還是以太各個部分彼此相對地保持靜止狀态呢?為了解決這個問題,人們曾經做了許多巧妙的實驗,這方面應提到下列兩個重要事實:由于地球周年運動而産生的恒星的&ldquo光行差&rdquo和&ldquo多普勒效應&rdquo&mdash&mdash即恒星相對運動對其發射到地球上的光的頻率上的影響、(對已知的發射頻率而言)。

    對于所有這些事實和實驗的結果,除了邁克耳孫上莫雷實驗以外,洛淪茲根據下述假定都作出了解釋。

    這個假定就是以太不參與有質體的運動,以太各個部分相互之間完全沒有相對運動。

    這樣,以大看來好象就體現一個絕對靜止的空間。

    但是洛倫茲的研究工作還取得了更多的成就。

    洛倫茲根據下述假定解釋了當時所知道的在有質體内部發生的所有電磁和光學過程。

    這就是,有質物質對于電場的影響一以及電場對于有質物質的影響一完全是由于:物質的組成粒子帶有電荷,而這些電荷也參與了粒子的運動,洛倫茲證明了,邁克耳孫-莫雷實驗所得出的結果至少與以太處于靜止狀态的學說并不矛盾。