狭义相对论科学思想之我见

狭义相对论科学思想之我见

曹志杰

曹志杰河北省永年县第二中学057100

一、为什么是爱因斯坦而不是别人创建了狭义相对论

狭义相对论是爱因斯坦伟大的一生中取得的第一项重大成果，是他在前人的基础上经过长期的酝酿和探索才取得的。我们在学习相对论时，很自然要问，为什么是爱因斯坦而不是别人创建了狭义相对论？爱因斯坦受到过哪些启发，抓住了什么关键，找到了什么突破口，才取得如此重大的成果的呢？

爱因斯坦之所以能够如此利落地摒弃旧的一套时空观，是因为他经过十年的思索，查考了一系列物理学中的矛盾，总结了各方面的事实，充分认识到绝对空间和绝对时间是人为的，多余的概念。

1887年迈克尔逊——莫雷重做以太风实验得到零结果。爱因斯坦出生于1879年，1887年时才8岁，当然没有资格谈论，或甚至于还不知道有“物理学”这一门科学。然而在他26岁时，已针对这个问题发表专文加以解释。虽然当时没有人“敢”接受他的理论，但不得不公认他的这套说法的确有学术价值。年纪轻轻的他何以有这样的能耐，就要从他的思考模式和治学精神说起。爱因斯坦从小就喜欢沉思，容易被新鲜食物吸引。当他只有4岁的时候，父亲送给他一个罗盘。他拨动指针，发现针尖总是指向一定方向，他非常惊奇，他想这一现象的出现，一定有什么东西深深的隐藏在事情的背后。12岁时，他的叔父给他出了一道数学题，让他证明两千多年前已经证明的必达格拉斯定理，也就是今天的勾股定理。他曾想用尺子测量直角三角形的三个边，但他意识到一千次的测量也顶不上一次证明。经过三个星期的思考，终于得出了圆满的结果。他第一次尝到了发现真理的快乐，这时他的才能已开始显露。爱因斯坦热爱学习，经常阅读一些课外书籍。当他12岁时就开始阅读欧几里德几何的小书，并为书中严密而可靠的证明赞叹不已。12到16岁期间，熟悉了基础数学，包括微积分原理，解析几何，无穷级数。又从伯恩斯坦著的《自然科学通俗读本》中，学习了解到自然科学领域中的主要成果和方法。爱因斯坦习惯于数学推演，他每遇到一个题目，必定从最原始的出发点开始，一步一步推演出结果。并且能够解出同学们不能处理的问题。

爱因斯坦善于用思想和观念从事实验。1895年爱因斯坦投考理工学院失利，听从院长的建议到阿饶州立书院就读。这书院传承了一位教育学家的思想，特别重视“视觉意象”。所谓“视觉意象”，是指能把文字和符号在脑中转换成图形之后，才算是真正的了解。例如看到加速度的方程式，不能只会代入或证明就够了，而是要能够在大脑中想象，如同看到火车出站的过程才算学会。这使得爱因斯坦除了习惯于数学推演之外，又养成一种用思想和观念从事实验的本领。所以在同样的历史背景和客观条件下，不是别人而是爱因斯坦创建了相对论，这并不是偶然的。

二、爱因斯坦狭义相对论的科学思想及启示

狭义相对论于1905年发表，但一时之间无人敢说它对，也没人敢说它错。确实，在我们三维空间中，真的要能理解相对论的确是得费一番脑筋的。爱因斯坦的狭义相对论，在当时受到大多数人的怀疑，甚至非常坚决的反对。那么当时爱因斯坦那种超然的应对，给我们什么启示呢？

首先，他作为一个真正的科学家，作为一个自然规律的探求者，他有一个很坚定的信念，就是他对于自己通过理性和数学计算，或通过种种的推测、假说，他认为是一个理性的过程，所以他并没有因为人的评价而改变自己的初衷。一开始他认为，作为一个科家而言，提出批评意见的很多人并不是出于理性，出于从科学探讨上来否定，而恰恰是因为他认为不存在的事情，或者他没有看到过的事情，他用常理来规定：你肯定是错的。他并没有想到如果都用这种想法来规定，来衡量的话，科学的本身都探究你知道的东西，就不称为科学了。如果什么东西都可以被一般人所理解，那么人类社会永远是这样，因为你能理解的只是你知道的，而恰恰探讨的是你不知道的东西。

其次，哲学的思考也是引导爱因斯坦前进的重要因素。在《自述》中他这样讲道：“只要时间的绝对性或同时性的绝对性这条公理不知不觉地留在潜意识里，任何想要令人满意地澄清这个悖论的尝试都是注定要失败的。清楚地认识到公理以及它的任意性实际上就意味着问题的解决。对于发现这个中心点所需要的批判思想，就我的情况来说特别是由于阅读了戴维、休谟、恩斯特、马赫的哲学著作而得到决定性的进展。”

第三，爱因斯坦追求的目标是普遍性的自然法则。他在《自述》中写道：“不论是力学还是热力学（除非在极限情况下）都不能要求严格有效。渐渐地我对那种根据已知事实用构造性的努力去发现真实定律的可能性感到绝望了。我努力得愈久，就愈加失望，也就愈加确信，只有发现一个普遍形式的原理，才能使我们得到可靠的结果。我认为热力学就是放在我面前的一个范例。”

作为今天的我们，对爱因斯坦的工作无需多加评论，就用爱因斯坦在悼念普朗克时曾经讲过的话来做为结束。他说：“一个以伟大的创造性观念造福于世界的人，不需要后人赞扬，他的成就本身就已经给了他一个更高的报答”。因此我们经常回顾爱因斯坦不平凡的科学生涯，以及他的科学思想，从中吸取应有的教益，这本身就是对爱因斯坦最好的赞扬和纪念。

参考文献

[1]陈毓芳邹延肃《物理学史简明教程》.北京：北京师范大学出版社，1986。

[2]郭硕鸿《电动力学》.北京：高等教育出版社，1997。

[3]谷世义《物理学史简编》.天津：天津科学技术出版社，1990。