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「相對論」這個名字是怎麼來的?為什麼要叫相對論?

相對論這個名字並非愛因斯坦本人起的,而是洛倫茲。雖然狹義相對論中使用了洛倫茲變換,但洛倫茲本人原先並不支持相對論,他最初給愛因斯坦的理論起名「相對論」是為了有別於傳統的理論。

在以前的牛頓的時空觀中,空間和時間的度量刻度大小,不因參照系變化而變化。相對論中的時間和空間的刻度可因坐標系不同而變化,所以被稱為相對論。

然而,相對論這個名字是被它的反對者,洛倫茲提出的。相對論中洛倫茲變換就是他提出的。然而有意思的是,他卻堅決反對相對論時空觀。在愛因斯坦提出相對論之前,他已經是大名鼎鼎的物理學家。

愛因斯坦提出有關理論後,他常參加一些反對相對論的辯論,在辯論中為了稱呼方便,他把愛因斯坦的理論,稱為相對論。這個名字很恰當,被愛因斯坦和其它人都接受了。

當時,相對論大多數都不理解,也沒實太多驗驗證,不可能叫定律。後來大家都習慣了。這點宇宙學大爆炸命名很相似。

愛因斯坦相對論的主題思想是相對的、其主要論述以及主要推論都是相對的,所以稱之為相對論是十分確切的。

首先狹義相對論把光速C定為恆量,得到物質以接近光速飛行時,會出現"質重、尺縮、鐘慢"等物理效應,其質重主要是相對速度為零時質量變重,尺縮也是相對速度為零時長度縮短。而鐘慢效應還存太多的質疑,運動物體必須選定相對靜止的參照系。

其次廣義相對論的引力坍縮從而使到時空彎曲的星空效應其本質更是相對的,即宇宙星系相對於虛空間坍縮,虛空間相對於宇宙星系彎曲。因此相對論的命名相當準確。

說得更嚴謹一些:物理定律在所有參照系的表達方式是完全一樣的。不同的參照系之間有相對的速度,但沒有任何一個參照系是特殊的。宇宙中也不存在絕對靜止的東西。

有人講相對論假定光速是不變的。光速不變是相對論的推論,不是相對論的基本假設。因為光速是從電磁場麥克斯韋方程中計算出來的。你如果認為麥克斯韋方程在每一個參照系中的表達方式一樣,就只能相信光速是不變的。

然而我們的常識是,乘著火車追著光線走,光速應該變慢。偉大的愛因斯坦經過深思,決定常識必須推翻。從時空相對性推導出光速不變,進而推導出我們常識中認為是絕對的長度、時間、同時性都是相對的。提出了相對論。

在狹義相對論誕生之前,自牛頓確立絕對時空觀以來,人們始終堅信時間和空間是絕對的,它們在宇宙中各處都是一樣的。然而,麥克斯從電磁場方程組中推導出光速是一個獨立於參照系的常數,並且電磁理論在所有慣性系中是一致的。後來的光干涉實驗證實了光速的不變性,否定了絕對時空。

於是,愛因斯坦反向思考了這個問題,他認為光速就是不變的,並且所有物理定律在任何慣性系中都是一致的,這就是光速不變原理和相對性原理。基於這兩大原理,並引入洛倫茲變換,愛因斯坦創立了狹義相對論。既然光速是不變,那變的是什麼呢?

結論是反常識的,根據狹義相對論,變的時間和空間,這兩者在不同慣性系中是相對的。也就是說,不同慣性系對於時間和空間的概念並非一致。假如飛船從地球飛到其他地方,那麼,地球和飛船上的觀察者所測得飛船的飛行時間和距離是不一致的,飛船上的觀察者所測得的時間和距離都比地球上更短,這就是鐘慢和尺縮效應。有關狹義相對論的這些推論,都已經通過了精度很高的實驗的檢驗。正是因為愛因斯坦這種理論中所研究的相對性,所以該理論就被稱作相對論,這還是非常貼切的。

PS:未經同意不得轉載(圖片來源網路)


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