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科学技术史论文
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2011/05/11
目录
一、 相对论提出的准备阶段 3
1相对论提学****的过程中，一直记住这样一个公式，并把它作为成功的根基。那就是 A=X+Y+Z! A就是成功，X就是努力工作，Y是懂得休息，Z是少说废话！爱因斯坦曾对其评 价道：这公式对我有用，我想对许多人也一样有用。
就这样，低调的爱因斯坦一直在默默的学****着，1900-1901年两年间，爱因斯坦先后完 成了4篇较为著名的论文。
在完成了电势差的热力学理论的论文之后，爱因斯坦开始了对以太的深入研究。因为早 在16岁时，爱因斯坦就从书本上了解到光是以很快速度前进的电磁波，他当时就立即产生 了一个想法：如果一个人以光的速度运动，他将看到一幅什么样的世界景象呢？ 一种可能是 他将看不到前进的光，只能看到在空间里振荡着却停滞不前的电磁场。这种事会发生吗？爱 因斯坦对以太的研究很快陷入了一个瓶颈阶段。当时科学界流行的看法是整个宇宙空间充满 一种特殊物质叫做“以太”，电磁波等就是凭借着以太的振动而传播的。尽管有许多学者不 断的提出关于以太的疑问，怀疑以太存在的真实性，但是他们没有一个能够提供强有力的证 据来推翻以太理论。
二、相对论的发现
1以太学说
爱因斯坦查阅了所有关于以太的学说有关的资料，他了解到前人对此研究大体上有三个 阶段：
17世纪的笛卡尔和其后的惠更斯首创并发展了以太学说，认为以太就是光波传播的媒 介，它充满了包括真空在内的全部空间，并能渗透到物质中。与以太说不同，牛顿提出了光 的微粒说。牛顿认为，发光体发射出的是以直线运动的微粒粒子流，粒子流冲击视网膜就引 起视觉。
18世纪牛顿的微粒说占了上风。
19世纪，波动说占了绝对优势。
那时以太的学说十分流行：波的传播需要媒质，光在真空中传播的媒质就是以太，也叫 光以太。并且电磁学也得到了蓬勃发展，经过麦克斯韦、赫兹等人的努力，形成了成熟的电 磁现象的动力学理论一一电动力学，他们并从理论与实践上证明光就是一定频率范围内的电 磁波，从而统一了光的波动理论与电磁理论。以太不仅是光波的载体，也成了电磁场的载体。
电磁学的发展最初也是纳入牛顿力学的框架，但人们在解释运动物体的电磁过程时却发 现，与牛顿力学所遵从的相对性原理不一致。按照麦克斯韦理论，真空中电磁波的速度，也 就是光的速度是一个恒量；然而按照牛顿力学的速度加法原理，不同惯性系的光速不同。例 如，两辆汽车，一辆向你驶近，一辆驶离。你看到前一辆车的灯光向你靠近，后一辆车的灯 光远离。根据伽利略理论，向你驶来的车将发出速度大于C （"8m/s）的光， 即前车的光的速度=光速+车速；而驶离车的光速小于C，即后车光的速度=光速-车速。但按 照，这两种光的速度相同，因为在麦克斯韦的理论中，车的速度有无并不影响光的传播，说 白了不管车子怎样，光速等于C。麦克斯韦与伽利略关于速度的说法明显相悖。
因此爱因斯坦进行了深入细致的研究，他认真钻研了了麦克斯韦电磁理论，特别是经过 赫兹和洛伦兹发展和阐述的电动力学。他认为电磁理论是完全正确的，但是有一个问题使他 不安，这就是绝对参照系以太的存在。他阅读了许多著作发现，所有人试图证明以太存在的 试验都是失败的。经过研究，爱因斯坦发现，除了作为绝对参照系和电磁场的荷载物外，以 太在洛伦兹理论中已经没有实际意义。他此时陷入了一种纠结的状态，到底要不要推翻所谓 的真理？脑海中的声音告诉他：不能妥协，敢于怀疑敢于创新！所谓的真理是可以推翻的！ 于是他果断的提出疑问：以太绝对参照系是必要的吗？电磁场一定要有荷载物吗？从那时起， 他就一直怀疑以太存在的必要。
2狭义相对论的前提
爱因斯坦的奋斗并不是孤独的。其实，在爱因斯坦潜心研究以太的过程中，马赫和休谟 的哲学对爱因斯坦影响起到了很大的影响。如果没有他们，爱因斯坦很可能会失败。当时， 马赫认为时间和空间的量度与物质运动有关。时空的观念是通过经验形成的。绝对时空无论 依据什么经验也不能把握。休谟更具体的说：空间和广延不是别的，而是按一定次序分布的 可见的对象充满空间。而时间总是又能够变化的对象的可觉察的变化而发现的，他相信世界 的统一性和逻辑的一致性。
19世纪理论物理学的发展达到了巅峰状态，但其中也隐含着巨大的危机。海王星的发 现显示出牛顿力学无比强大的理论威力，电磁学与力学的统一使物理学显示出一种形式上的 完整，并被誉为“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽的庙堂”。在人们的心目中， 古典物理学已经达到了近乎完美的程度。德国著名的物理学家普朗克年轻时曾向他的老师表 示要献身于理论物理学，老师