爱因斯坦创建狭义相对论的思想发展

爱因斯坦创建狭义相对论的思想启示

12级物理一班段延波1207020016

在《物理学史》6.2节，我们学习了爱因斯坦创建狭义相对论的经过。而在爱因斯坦创建狭义相对论的过程中，最令我在意的还是爱因斯坦的思想发展，所以，我查阅了文献资料，研究学习了爱因斯坦在创建狭义相对论的过程中的思想，特在此进行简短阐述。

一、善于提问与不畏权威

阿尔伯特爱因斯坦小时候并不写的才华出众，直到五岁话还说不清楚，曾被医生认为发育不正常，不过他很爱思考，总是像大人盘问“为什么？”有强烈的求知欲和好奇心。例如四五岁时就对罗盘发生过浓厚兴趣，“为什么罗盘的指针总是指向南北，这里一定有什么东西深刻的隐藏在事物后面”爱因斯坦后来回忆时这么说。12岁时他对几何定理的神奇也深有触动。例如他曾想到，“三角形的三个高交于一点，虽然不是显而易见，却可以可靠地加以证明，以至于任何怀疑似乎不可能”他说“这种明晰性和可靠性给我造成了一种难以形容的印象。”

正是源于这种对世界和学问的好奇与质疑, 促使爱因斯坦如饥似渴地读书, 天马行空地思考问题。

爱因斯坦不喜欢当年德国的教育制度，中学没有毕业就退学在家自学，16岁通过自学掌握了微积分，在爱因斯坦的学习阶段，15岁的爱因斯坦放弃德国国籍，居家迁居意大利，后只身到瑞典的苏黎世，目的是上那里的联邦工业大学，却因不善记忆而没有录取，后来转学到阿劳（Aaeau）中学补习功课。他在自述中写道，“这所学校以他的自由精神和那些毫不依赖外界权威的教师们的淳朴热情，给我留下了难忘的印象”。

“在阿劳这一年中，我想到这样一个问题：倘若一个人以光速跟着光波跑，那么它就处在一个不随时间而改变的波场，但看来不会有，样的事情！这是从狭义相对论有关的第一个朴素的思想实验。”[ 3]

正是这种对事物的好奇和对人类已有知识的质疑, 造就了爱因斯坦, 成为他不断追求科学创新的内在动力, 引导他提出和解决前人不可能提出和解决的问题。

二、借鉴与学习前人思想

从爱因斯坦创立狭义相对论过程看, 他能取得如此巨大的成就, 还与他认真学习借鉴前人的思想和学问密不可分。到了二十世纪初大量的实验和理论研究为狭义相对论的创建已经准备了必要的条件，正如后来爱因斯坦在一封信中说”毫无疑问，要是我们从回顾中去看狭义相对论的发展的话，那么他在1905年就已经到了发展的成熟阶段，洛伦茨已经注意到，为了分析麦克斯韦方程，那些后来以他的名字而闻名的变化是重要的，彭加勒在有关方面甚至更深入钻研了一步”[ 1]

但是经典的理论的烙印太深了，他们无法摆脱绝对时空观的束缚，他们为狭义相对论的创立准备了条件，却没有能够创立狭义相对论，历史的重任只能由没有传统思想包袱而独立批判精神的年轻学者爱因斯坦来继承。

三、以事实为准坚持唯物主义

爱因斯坦小时候是信仰宗教的, 但在12 岁时, 他对宗教就停止信仰了。《自述》中写道:“由于读了通俗的科学书籍,我很快就相信, 《圣经》里的故事有许多不可能是真实的……这种经验引起了我对所有权威的怀疑。”[ 2]

在爱因斯坦创立狭义相对论以前, 在对麦克斯韦方程的理解上, 物理学家们普遍认为, 光就是一种电磁波, 正像声的传播需要介质一样, 电磁波作为一种波, 传播同样需要介质-以太。但“以太”真的存在吗? 1887 年, 美国实验物理学家迈克尔逊和化学家莫雷进行了著名的以太漂移实验, 得出了“零结果”, 证明了以太的不存在。爱因斯坦根据迈克尔逊莫雷实验的零结果提出了光速不变原理，也有人说这一实验否认了以太的存在，是经典理论遭遇到不可克服的困难而导致狭义相对论的产生，由此可见, 狭义相对论的创立与他坚持唯物主义是密不可分的。他说:“哪怕有一个事实证明相对论是错误的, 我就马上放弃它。”[ 2]

四、对思维与想象力的拓展

爱因斯坦丰富的想象力经常发挥作用，爱因斯坦擅长用自己的头脑模拟实验“思想实验并不是一种真实实验, 而是头脑中的一种思维活动。这种思维活动与真实实验具有相同的结构, 即有假想的实验者、实验对象和仪器设备, 它通过创

造由假想主体使用假想仪器干预假想客体的变化着的形象, 来揭示事物的内部规律。思想实验以创造性想象和逻辑推理为两条主线, 综合运用类比、猜测、直觉、分析、综合、系统等思维方法。它在思想中变革和干预客体, 创造人为的过程, 使当下的经验不但受主体已有知识的规范, 而且也受主体直觉和预期的指引, 从而实现从外物到思想, 从感性认识向理性认识的飞跃。”[ 6]

认真学习和领会爱因斯坦的科学思想和方法论思想, 对此十分有益。

参考文献:

[ 1] 波恩.我这一代的物理学商务印书馆, 1964

[ 2] 爱因斯坦文集:第1 卷商务印书馆, 1977

[ 3] 爱因斯坦文集:第1 卷商务印书馆, 1976

[ 4] 爱因斯坦全集:第2卷湖南科技出版社, 2002

[ 5] 聂承昌.高等物理教学华南理工大学出版社, 1994

[ 6] 高文武.认识活动论人民出版社, 1991

[ 7] 李醒民.激动人心的年代———世纪之交物理学革命的历史考察和

哲学探讨四川人民出版社, 1983

[ 8] 庞加莱.科学的价值光明日报出版社, 1988.

[ 9] 郭奕玲, 沈慧君.诺贝尔物理学奖高等教育出版社, 1999

[10] 董晋曦.论迈克尔逊—莫雷实验在创建狭义相对论中的作用自然科

学史研究，1993

[ 11] 杨建邺、李香莲. 我们不必“屈服于传统”——论迈克尔逊实验与狭义相对论的建立工科物理，1996

[12] 李醒民.论狭义相对论的创立四川教育出版社，1997

[13] 霍尔顿.科学思想史论集河北教育出版社，1990

[14] 许良英.爱因斯坦的唯理论思想和现代科学自然辩证法通讯，1984

[15] 派斯.爱因斯坦传商务印书馆，2003