3.狭义相对论： 重构科学界的爱因斯坦论文

爱因斯坦在1905年发表的论文，提出了狭义相对论，推翻了19世纪科学界的两个绝对物：“以太”代表的绝对静止和所有钟表都能测量的绝对或普适时间。

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纯属多余的“以太”观念

“以太”说曾经在一段历史时期内在人们头脑中根深蒂固，深刻地左右着物理学家的思想。但随着迈克耳孙-莫雷实验的结果，以及阿尔伯特·爱因斯坦在《论动体的电动力学》论文前言中发表的观点“‘光以太’的引用将被证明是多余的”，使20世纪的科学界开始真正地审视“以太”观念，并逐渐认识到，所谓“以太”介质，可能根本就不存在。

两种否定“以太”的观点

时间相对

阿尔伯特·爱因斯坦在1905年6月撰写的论文中指出，如果人们不能检测出光是否穿越空间运动，那么“以太”观念纯属多余。同时，他以科学定律对于所有自由运动的观察者都适用的假设为出发点，认为不管他们多快地运动，都会测量到相同的光速。光速和他们的运动无关，并且在所有方向上都大小相同。

光速 = 299 792 458 m/s

光速不变原理

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光速不变原理，在狭义相对论中，是指无论在何种惯性系（惯性参照系）中观察，光在真空中的传播速度都是一个常数，不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变。

这就需要抛弃一个固有观念，即钟表测量称为的时间，并不是一个恒定的标准。事实上，每个人都有自己个人的时间。如果两个人处于相对静止状态，他们的时间一致；但如果两个人处于相互运动状态，时间则不一致。这一观点已经被很多实验证实，其中最为著名的便是两台以相反方向绕地球飞行的精确钟表，返回后显示的时间出现了微小差异。

钟表环球飞行实验

两架环绕地球飞行的飞机上，装有两台时间精准的钟表，它们从同一起点开始朝相反方向飞去。而当它们重新相遇时，向东飞行的钟表流逝的时间稍微短一些。

狭义相对论

《论动体的电动力学》论文中提出了区别于牛顿时空观的新的平直时空理论，最后被命名为“狭义相对论”。这一伟大发现，奠定了爱因斯坦在科学界的地位，甚至有人认为，爱因斯坦是继伽利略、牛顿之后最伟大的科学家之一。

然而，爱因斯坦撰写这篇论文的起因，却是16岁时便开始思考的光与“以太”问题。这个问题在他的心中酝酿了十年之久。他常常到好朋友贝索家聚会，并乐此不疲地和贝索讨论哲学或科学问题，最终在1905年5月，终于想明白一个关键问题，立即开始了《论动体的电动力学》论文的写作，成稿最终由他的妻子米列娃校对并寄给《物理学年鉴》。

《物理学年鉴》

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《物理学年鉴》是1790年开始刊行的德国物理学期刊，一些改变20世纪物理学面貌的论文最初都发表在此期刊上。此期刊地位有如今日的美国期刊《物理评论》。

爱因斯坦相对论的基础，即假定自然定律对于所有自由运动的观察者应该显得相同。这就是说，只有相对运动才是重要的。这一简单和美丽的科学观点征服了许多思想家，同时也推翻了19世纪科学中代表绝对静止的“以太”，以及钟表代表的绝对或普适时间。

狭义相对论的预言

狭义相对论预言了牛顿经典物理学中所没有的一些新效应，即相对论效应，其中包括时间膨胀和长度收缩等。