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4、狭义相对论与以太 相对论的建立来源于经典物理内部力学图景和电磁图景的冲突：在本体论上表现为粒子纲领与场论纲领的冲突，在方法论上体现为在惯性系变换中，麦克斯韦方程与伽利略相对性原理不协调。这种冲突集中体现在对所谓“以太”的理解上。洛伦兹电子理论保持了物理学基础中实物和以太的二元论，将以太视为类似于绝对空间的参照系，麦克斯韦方程只对常驻“以太”参照系才成立。如果确实如此，那么在相对“以太”参照系运动的实验参照系（比方说：地球），光沿不同方向就应以不同的速度传播。为了测出地球相对以太参照系的运动，实验精度必须达到很高的量级。到19世纪80年代，迈克耳孙和莫雷所作的实验第一次达到了这个精度，但得到的结果仍然是否定的，即地球相对以太不运动。此后其他的一些实验亦得到同样的结果，于是以太进一步失去了作为绝对参照系的性质。这一结果使得相对性原理得到普遍承认，并被推广到整个物理学领域。可是，所有的检验“以太风”的实验都无一例外地否定了上述推断，其中最有名的是迈克尔逊—莫雷实验，证明了相对于任何惯性系，光沿不同方向以相同的速度传播，这显然是对以太假说的沉重打击。这是导致经典物理发生严重危机的经验问题，它与黑体辐射问题一起，被开尔文称为是“悬浮在热和光动力理论上空的十九世纪的乌云”。 我国著名相对论物理学家胡宁（中科院理论物理研究所研究员、北京大学教授，中科院院士）在一篇纪念Einstein诞辰一百周年的文章中写到：“迈克尔孙设计了测量地面在以太中的运动速度的实验，实验结果发现这个速度完全测不到，后来洛伦兹和斐兹杰惹根据以太论说明了为什么测量不出地面相对以太的速度。原因很简单：当仪器相对以太运动时，由于电磁作用的改变，沿着运动方向上的长度收缩了，长度的缩短恰好使得仪器相对于以太得速度不可能在干涉仪上显示出来。如果一个人真正理解了以太模型下的电磁规律，他就不会建议用迈克尔孙干涉仪来测量地面相对于以太的速度。总之，在迈克尔逊实验结果和以太模型之间没有出现任何矛盾。”胡宁在《狭义相对论实验基础》一书的序言中也指出：“初次学习狭义相对论的人，往往误认为迈克尔逊实验或“真空光速不变性”是狭义相对论的实验基础。但是，在相对论出现以前，斐兹杰惹和索末菲已经在以太论的基础上对迈克尔逊实验的结果给出了解释。因此，迈克尔逊实验的零结果既可以用以太论来解释，也可以用相对论来解释，也就是说，它既不否定真空光速不变，也不肯定真空光速不变。所以，企图用迈克尔逊类型的实验来进一步更准确地验证真空光速不变将是没有意义的。（摘自张元仲《狭义相对论实验基础》北京：科学出版社，1979） 洛伦兹为了在承认光速与参照系无关的条件下，拯救以太假设，便抛弃了空间间隔和时间间隔与参照系无关的绝对观念。在他看来，常驻以太参照系是基本参照系，在这个参照系中，时间是均匀流逝的，空间是均匀的，各向同性的。任何实际参照系都相对于这个基本参照系运动着。它们具有下列性质：空间沿该参照系运动方向收缩，时钟速率变慢，具体变化公式就是引入收缩假设和地方时间概念： l=l0(1-v2/c2)1/2 , T=T0/(1-v2/c2)1/2，式中c为光速，v为运动参照系的速度；l0和l为沿实用参照系运动方向放置的尺分别在以太参照系和实用参照系中所测得的长度；T0与T为这两个参照系中分别测得的某两个事件之间的时间间隔。根据上面两式，可以导出任一事件在这两个参照系中的时空坐标之间的变换公式——洛伦兹变换。这个结论与光速同参照系无关的实验结果相一致。如果要求质点力学定律相对于洛伦兹变换也不变，则牛顿动力学方程就非加以修改不可，这就是后来Einstein从一个全新的观念出发完成的工作。洛伦兹以太论可以解释所有可观察的实验事实，这一点Einstein也是一直承认和肯定的。Einstein在《狭义与广义相对论浅说》一书中写道：“对于所有这些事实和实验的结果，除了迈克尔逊——莫雷实验以外，洛伦兹根据下述假定都作出了解释。这个假定就是以太不参与与有重物体的运动，以太各个部分相互之间完全没有相对运动。这样以太看来好像就体现一个绝对静止的空间。但是洛伦兹的研究工作还取得了更多的成就。洛伦兹证明了，迈克尔逊——莫雷实验所取得的结果至少与以太处于静止状态的学说不矛盾。”（摘自Einstein《狭义与广义相对论浅说》上海科学技术出版社[M]，1964.114）.但是，在洛伦兹理论中，以太除了荷载电磁振动之外，不再有任何其他的运动和变化，这样它几乎已退化为某种抽象的标志。除了作为电磁波的荷载物和绝对参照系，它已失去了所有其他具体生动的物理性质，这就又为它的衰落创造了条件。 菲兹杰惹几乎与洛伦兹一起从迈克尔逊–莫雷实验中提出了收缩假说，彭加勒则从同一个实验中得出相对性原理：我们没有任何方法区分静止还是匀速运动。新的相对性原