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爱因斯坦相对论创立过程的逻辑分析 口贾长勤 (山东省德州市化工局 山东·德州 253000) 摘要本文对爱国斯坦相对论的创立过程进行了详尽的逻辑分析。而这一创新逻辑的推理模武具有科学方 法论的普遍意义。 关键词原创性论文、创新逻辑分析、科学方法论的普遍意义。 中图分类号：TE34 文献标识码：A 文章编号：1007—3973(2007)07—207—03 1狭义相对论创立过程的逻辑分析 1865年，英国物理学家麦克斯韦(1831—1879)在法拉第但在洛仑兹那里，这个变换方程组足建立在绝对时空基础上 电磁学说的基础上建立了著名的电动力学方程组(麦克斯韦 的，所以洛仑兹为了得出这组变换竞提出了11个特殊的假 方程组)。那么。这组描述电磁运动规律的电动力学方程通过 设；而在爱因斯坦这里．这组变换足建立在相对时空基础上 伽利略变换后，是否也同牛顿定律一样会在不同的惯性系中 的，是以上两个基本假设的必然的逻辑推论。 具有相同的数学形式呢? 然后．爱因斯坦“明了麦克斯韦的电动力学方程组经洛 结果人们发现麦克斯韦电动力学应用到运动物体上时。 仑兹变换后可在所有惯性系中具有相同的数学形式。那么。 就会引起一些不对称。爱凼斯坦认为，这种不对称似乎不是 洛仑兹变换是否也能使牛顿力学定律在所有惯性系中具有 自然现象本身所同有的．问题大概发生在两个惯性坐标系之 相同的数学形式呢? 间的变换关系——伽利略变换上。而伽利略变换不能先验的 于是，爱冈斯坦将牛顿力学定律的原有形式经洛仑兹变 假定是正确的．因为它是从牛顿力学中未经证实的绝对时空 换后．所得到的以相对时空为基硎}的牛顿力学定律在所有惯 得到的一个结论。爱因斯坦根据伽利略相对性原理断定，力 性系中也具有相『一J的数学形式。 学和电动力学是统一的．在力学定律成立的任何参照系中． 至此．爱因斯坦概括出如下的结论：经洛仑兹变换后的 电动力学定律也应该适用。那么，如果以绝对时空(时空与参 牛顿力学定律和电动力学定律等一切物理学定律在所有惯 照系无关)为基础的伽利略变换用以相对时空(时空与参照 性系巾具有相同的数学形式。这一结论就是狭义相对论。 系有关)为基础的新的坐标变换关系来取代。是否这种不对 狭义相对论的创立，使伽利略和牛顿以来经典力学的绝 称就可以被消除呢? 对时空观发展到爱圳斯坦狭义相对论时空观。这是人类时空 1905年．爱因斯坦在长达30几页的狭义相对论的第一观的一次重大变革。这个狭义相对论时空舰的要点有以下几 篇论文《论运动物体的电动力学》中，依据以下两个基本假设 方面： 来推导联系两个惯性系k和k’(如图)之间的新的坐标变 (1)狭义相对论时空观表明了空间、时『日J的相对性。 换关系： 牛顿的绝对时空琨是建立在光速与参照系有关的假定 (I)相对性原理：伽利略通过“萨尔维阿蒂大船”思想实基础上的，因此物体的长度(空问两点间的距离)、两个事件 验发现．一个处于匀速直线运动状态的参考系，等效于一个 的时『日J间隔以及两事件的同时性都与参照系的选择无关：狭 处于静止状态的参考系。也就是说．物理学定律在所有惯性 义相对论rh于依据了光速不变原理(光速与参照系无关)．从 系中具有相同的数学形式．即物理学定律的数学形式与惯性 而使空fHJ『日J隔和时间间隔的量度与参照系的选择有关．表明 参照系无关。 了空间和时间的相对性，揭示了空间和时间与物质运动的联 (2)光速不变原理：光在真空中的传播速度在所有惯性系。 系巾具有相同的数值。也就是说，光速与参照系无关。(迈克 (2)狭义相对论时空观表明了时空整体的绝对性。 尔逊—奠雷实验) 1908年，爱国斯坦的老师德国数学家明可丈斯基(H． 他发现．只要这两个基本假设同时成立．不同惯性系的 各个时空坐标之间必然存在着一种确定的数学关系，即 不变性，把惯性系中的空间和