16.經驗和狹義相對論
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參考物體中所占有的首要地位産生任何懷疑。
設麥克斯韋一洛倫茲方程對于一個參考物體K是成立的,那麼如果假定坐标系K和相對于K作勻速運動的坐标系K&rsquo之間存在着伽利略變換關系,我們就會發現這些方程對于K&rsquo不能成立。
由此看來,在所有的伽利略坐标系中。
必然有一個對應于一種特别運動狀态的坐标系(K)具有物理的唯一性,過去對這個結果的物理解釋是,K相對于假設的空間中的以太是靜止的,另一方面,所有相對于K運動着的坐标系K&rsquo就被認為都是在相對于以太運動着,因此,曾假定為對于K&rsquo夠成立的運動定律所以比較複雜是由于K&rsquo相對于以太運動(相對于K&rsquo的&ldquo以大漂移&rdquo)之故。
嚴格他說,應該假定這樣的以大漂移相對于地球也是存在的。
因此,長期以來,物理學家們對于企圖探測地球表面上是否存在着以太漂移的工作曾付出很大努力。
這些企圖中最值得注意的一種是邁克耳孫聽設計的方法,看來這方法好象必然會具有決定性的意義。
設想在一個剛體上安放兩面鏡子,使這兩面鏡子的反光面相互面對如果整個系統相對于以大保持靜止,那麼光線從一面鏡子射到另一面鏡子然後再返回就需要一個完全确定的時間。
但根據計算推出,如果該剛體連同鏡子相對于以太是在運動着的話,則上述過程就需要一個略微不同的時間&rsquo。
還有一點:計算表明,若相對于以太運動的速度規定力同一速度v,則物體垂直于鏡子平面運動時的&rsquo又将與運動平行于鏡子平面對的&rsquo不相同.雖然計算出來的這兩個時間的差别極其微小。
不過在邁克耳孫和莫雷所作的利用光的幹涉的實驗中,這兩個時間的差别應該還是能夠清楚地觀察得到的,但是他們的實驗卻得出了完全否定的結果。
這是一件使物理學家感到極難理解的事情。
洛倫茲和斐茲傑惹曾經從這種困難的局面中把理論解救出來:他們的解法是假定物體相對于以大的運動能使物體沿運動的方向發生收縮,而其收縮量恰好足以補償上面提到的時間上的差别。
若與第12節的論述相比較,可以指出:從相對論的觀點來看,這種解決困難的方法也是對的。
但是若以相對論為基礎,則其解釋的方法遠遠要更為令人滿意。
按照相對論,并沒有&ldquo特别優越的&rdquo(唯一的)坐标系這樣的東西可以用來作為引進以太觀念的理由,因此不可能有什麼以大漂移,也不可能有用以演示以太漂移的任何實驗,在這裡運動物體的收縮是完全從相對論的兩個基本原理推出來的,并不需要引進任何特定假設;至于造成這種收縮的首要因素,我們發現,并不是運動本身(對于運動本身我們不能賦予任何意義),而是對于參考物體的相對運動&mdash&mdash這一參考物體是在具體實例中适當選定的。
例如,對于一個與地球一起運動的坐标系而言,邁克耳孫和莫雷的鏡子系統井沒有縮短,但是對于一個相對于太陽保持靜止的坐标系而言,這個鏡子系統确是縮短了。
設麥克斯韋一洛倫茲方程對于一個參考物體K是成立的,那麼如果假定坐标系K和相對于K作勻速運動的坐标系K&rsquo之間存在着伽利略變換關系,我們就會發現這些方程對于K&rsquo不能成立。
由此看來,在所有的伽利略坐标系中。
必然有一個對應于一種特别運動狀态的坐标系(K)具有物理的唯一性,過去對這個結果的物理解釋是,K相對于假設的空間中的以太是靜止的,另一方面,所有相對于K運動着的坐标系K&rsquo就被認為都是在相對于以太運動着,因此,曾假定為對于K&rsquo夠成立的運動定律所以比較複雜是由于K&rsquo相對于以太運動(相對于K&rsquo的&ldquo以大漂移&rdquo)之故。
嚴格他說,應該假定這樣的以大漂移相對于地球也是存在的。
因此,長期以來,物理學家們對于企圖探測地球表面上是否存在着以太漂移的工作曾付出很大努力。
這些企圖中最值得注意的一種是邁克耳孫聽設計的方法,看來這方法好象必然會具有決定性的意義。
設想在一個剛體上安放兩面鏡子,使這兩面鏡子的反光面相互面對如果整個系統相對于以大保持靜止,那麼光線從一面鏡子射到另一面鏡子然後再返回就需要一個完全确定的時間。
但根據計算推出,如果該剛體連同鏡子相對于以太是在運動着的話,則上述過程就需要一個略微不同的時間&rsquo。
還有一點:計算表明,若相對于以太運動的速度規定力同一速度v,則物體垂直于鏡子平面運動時的&rsquo又将與運動平行于鏡子平面對的&rsquo不相同.雖然計算出來的這兩個時間的差别極其微小。
不過在邁克耳孫和莫雷所作的利用光的幹涉的實驗中,這兩個時間的差别應該還是能夠清楚地觀察得到的,但是他們的實驗卻得出了完全否定的結果。
這是一件使物理學家感到極難理解的事情。
洛倫茲和斐茲傑惹曾經從這種困難的局面中把理論解救出來:他們的解法是假定物體相對于以大的運動能使物體沿運動的方向發生收縮,而其收縮量恰好足以補償上面提到的時間上的差别。
若與第12節的論述相比較,可以指出:從相對論的觀點來看,這種解決困難的方法也是對的。
但是若以相對論為基礎,則其解釋的方法遠遠要更為令人滿意。
按照相對論,并沒有&ldquo特别優越的&rdquo(唯一的)坐标系這樣的東西可以用來作為引進以太觀念的理由,因此不可能有什麼以大漂移,也不可能有用以演示以太漂移的任何實驗,在這裡運動物體的收縮是完全從相對論的兩個基本原理推出來的,并不需要引進任何特定假設;至于造成這種收縮的首要因素,我們發現,并不是運動本身(對于運動本身我們不能賦予任何意義),而是對于參考物體的相對運動&mdash&mdash這一參考物體是在具體實例中适當選定的。
例如,對于一個與地球一起運動的坐标系而言,邁克耳孫和莫雷的鏡子系統井沒有縮短,但是對于一個相對于太陽保持靜止的坐标系而言,這個鏡子系統确是縮短了。