相對(duì)論的意義

內(nèi)容概要

　　本書(shū)是現(xiàn)代物理學(xué)巨擘、相對(duì)論創(chuàng)立者愛(ài)因斯坦論述相對(duì)論的惟一著作，也是“普林斯頓科學(xué)文庫(kù)”的開(kāi)山之作。作者以其特有的論述才能，精辟介紹了狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的基本內(nèi)容，對(duì)相對(duì)論的成就及其發(fā)展中存在的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了深入探討。中譯本忠實(shí)原文，使用現(xiàn)行規(guī)范的名詞，對(duì)于所有對(duì)相對(duì)論以及物理學(xué)思想史有興趣的讀者，本書(shū)均有極大的啟發(fā)價(jià)值，也是十分值得收藏的歷史文獻(xiàn)。

作者簡(jiǎn)介

　　阿爾伯特·愛(ài)因斯坦 [1]（Albert Einstein，1879年3月14日-1955年4月18日），舉世聞名的美國(guó)物理學(xué)家，為猶太人，現(xiàn)代物理學(xué)的開(kāi)創(chuàng)者和奠基人，相對(duì)論——“質(zhì)能關(guān)系”的提出者，“決定論量子力學(xué)詮釋”的捍衛(wèi)者（振動(dòng)的粒子）——不擲骰子的上帝。 1999年12月26日，愛(ài)因斯坦被美國(guó)《時(shí)代周刊》評(píng)選為“世紀(jì)偉人?！?/pre>


書(shū)籍目錄
原出版者說(shuō)明版本說(shuō)明第五版說(shuō)明相對(duì)論前物理學(xué)中的空間與時(shí)間狹義相對(duì)論廣義相對(duì)論廣義相對(duì)論(續(xù))第二版附錄附錄二 非對(duì)稱(chēng)場(chǎng)的相對(duì)論性理論


章節(jié)摘錄
　　既然慣性原理被視為物理學(xué)的奠基石，上述觀(guān)點(diǎn)當(dāng)然也就是唯一被公認(rèn)正確的觀(guān)點(diǎn)了。但這個(gè)普通的概念還是遭到了兩個(gè)方面的嚴(yán)厲批評(píng)。首先，設(shè)想一種自己能發(fā)生作用，但不能承受作用的東西（時(shí)空連續(xù)統(tǒng)）是不符合科學(xué)思維模式的。這乃是使得馬赫（E.Mach）試圖取消空間在力學(xué)系統(tǒng)中作為主動(dòng)原因（activecause）的地位的原因。馬赫認(rèn)為，質(zhì)點(diǎn)并不是相對(duì)于空間在做無(wú)加速運(yùn)動(dòng)，而是相對(duì)于宇宙中所有其他質(zhì)量的中心在做無(wú)加速運(yùn)動(dòng)。與牛頓和伽利略（Galileo）的力學(xué)相比，按照這種方法，力學(xué)現(xiàn)象的一系列原因是閉合的。為了能夠在通過(guò)介質(zhì)傳遞作用的現(xiàn)代理論范圍內(nèi)發(fā)展這種思想，必須把那些決定慣性的時(shí)空連續(xù)統(tǒng)的性質(zhì)看作是空間的場(chǎng)性質(zhì)（與電磁場(chǎng)類(lèi)似）。經(jīng)典力學(xué)的概念無(wú)從表達(dá)這一點(diǎn)。由于這個(gè)原因，馬赫尋求解決方案的企圖暫時(shí)失敗了。后面我們將再次回到這個(gè)觀(guān)點(diǎn)。其次，經(jīng)典力學(xué)還有一個(gè)不足之處，它直接要求我們把相對(duì)性原理推廣到相互間作非勻速運(yùn)動(dòng)的參考空間中去。在經(jīng)典力學(xué)中，兩個(gè)物體的質(zhì)量比是按照兩種本質(zhì)上不同的方式來(lái)定義的：按照第一種方式，質(zhì)量比被定義為物體在相同動(dòng)力作用下的加速度之比的倒數(shù)（慣性質(zhì)量）；按照第二種方式，質(zhì)量比被定義為在同一引力場(chǎng)中作用于其上的引力之比（引力質(zhì)量）。這兩種按照如此不同的方式定義的質(zhì)量的相等，已經(jīng)被高精度的實(shí)驗(yàn)[厄缶（Eotvos）實(shí)驗(yàn)]所證實(shí)，而經(jīng)典力學(xué)卻無(wú)法對(duì)這種相等做出解釋。不過(guò)很顯然，只有在將這種數(shù)值相等化為這兩個(gè)概念真正性質(zhì)的相等之后，我們才能夠從科學(xué)上講這種數(shù)值相等是正確的?！　「鶕?jù)下面的考察可知，通過(guò)對(duì)相對(duì)性原理進(jìn)行推廣，我們實(shí)際上就可以達(dá)到上述目的。稍加思考就會(huì)發(fā)現(xiàn)，慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量相等這一定理等價(jià)于以下陳述：物體在引力場(chǎng)作用下所產(chǎn)生的加速度與物體的性質(zhì)無(wú)關(guān)。因?yàn)樵谝?chǎng)中，牛頓方程的完整表述為：（慣性質(zhì)量）-（加速度）=（引力場(chǎng)強(qiáng)度）·（引力質(zhì)量）。只有當(dāng)慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量在數(shù)值上相等時(shí)，加速度才與物體的性質(zhì)無(wú)關(guān)。現(xiàn)在令K系為慣性系。于是在K系中彼此之間相距很遠(yuǎn)而且和其他物體也相距很遠(yuǎn)的質(zhì)量，是沒(méi)有加速度的。我們?cè)購(gòu)囊粋€(gè)相對(duì)于K系做勻加速運(yùn)動(dòng)的K'坐標(biāo)系中看這些質(zhì)量。所有質(zhì)量都有相對(duì)于K'，系的相等且平行的加速度。相對(duì)于k'系，這些質(zhì)量的行為就如同在K'系中存在一個(gè)引力場(chǎng)而k'系并沒(méi)有加速度一樣。此時(shí)，如果暫且不考慮這種引力場(chǎng)的“原因”之類(lèi)的問(wèn)題（后面我們將會(huì)面臨這個(gè)問(wèn)題），那么我們完全可以認(rèn)為這個(gè)引力場(chǎng)是實(shí)在的，也就是說(shuō)，我們可以認(rèn)為，k'系“靜止”并且引力場(chǎng)存在的想法，等效于認(rèn)為只有K系是“可容許的”坐標(biāo)系而并不存在引力場(chǎng)。我們把坐標(biāo)系K和k'在物理上完全等效這個(gè)假設(shè)稱(chēng)為“等效原理”（principleofequivalence）。顯然，等效原理與慣性質(zhì)量等價(jià)于引力質(zhì)量這個(gè)定律是密切相關(guān)的，而且它把相對(duì)性原理推廣到了彼此做非勻速運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系。實(shí)際上，正是通過(guò)這一概念，我們實(shí)現(xiàn)了慣性與引力本質(zhì)的統(tǒng)一。同一質(zhì)量，由于我們看它的方式不同，它既可以是只在慣性作用下運(yùn)動(dòng)（相對(duì)于K系），也可以是在慣性和引力的共同作用下運(yùn)動(dòng)（相對(duì)于k'系）。通過(guò)慣性與引力本質(zhì)的統(tǒng)一來(lái)解釋?xiě)T性質(zhì)量與引力質(zhì)量在數(shù)值上的相等，這種可能性使廣義相對(duì)論與經(jīng)典力學(xué)的概念相比有了如此之大的優(yōu)越性，我深信與這一進(jìn)步相比，所遇到的所有困難都是微不足道的。　　慣性系比所有其他的坐標(biāo)系都優(yōu)越，這種優(yōu)越性似乎是由經(jīng)驗(yàn)非常牢固地建立起來(lái)的，我們有什么合理的理由來(lái)丟棄這一優(yōu)越性呢？慣性原理的弱點(diǎn)在于它引入了一個(gè)循環(huán)論證：如果一個(gè)物體距離其他物體足夠遠(yuǎn)，那么它將做無(wú)加速運(yùn)動(dòng)；而只有通過(guò)該物體做無(wú)加速運(yùn)動(dòng)，我們才能認(rèn)定它離其他物體足夠遠(yuǎn)?！　　?/pre>




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　　《相對(duì)論的意義》是現(xiàn)代物理學(xué)巨擘、相對(duì)論創(chuàng)立者愛(ài)因斯坦論述相對(duì)論的惟一著作，也是"普林斯頓科學(xué)文庫(kù)"的開(kāi)山之作。





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