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他最了得的知用功——伽利略的相对性旨趣——并莫得被当代相对论所狡赖；它不仅莫得错，履行上还不错用来推导出爱因斯坦的狭义相对论，而且险些不需要假定其他条目。东谈主们世俗说爱因斯坦的狭义相对论狡赖了伽利略和牛顿的职责。你可能也神话过，在爱因斯坦的狭义相对论中，光速是完全的，是一个常数，在整个惯性参考系中齐是消除个值。它在广义相对论中保合手这种完全性，但仅仅在局部兴味上。我最近读了一篇对于爱因斯坦为什么假定光速是恒定的科学史论。我不是一个科学史学家，但我对相对论的基础学问有相等深入的联贯，我觉得这篇著述对爱因斯坦的念念考方式是一个很好的历史归来。爱因斯坦对麦克斯韦的电能源学情有独钟。麦克斯韦方程提倡了一种用电静力学和磁静力学中的更基本物理常数来抒发光速的步地。

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麦克斯韦的电能源学并莫得在爱因斯坦的大学物理课程中教会，他对这一缺失感到出奇缺憾。他觉得麦克斯韦的表面极端好意思，因此他浅易地提倡了这么一个问题：若是咱们假定伽利略旨趣建造，以及麦克斯韦方程在整个惯性参考系中保合手其形式，那么相对论的方程将会是什么样式？而谜底，固然是狭义相对论的洛伦兹变换（Lorentz transformations）。物理迷世俗会履历一个对麦克斯韦的表面和方程眷顾的阶段，是以我完万能联贯这对年青的爱因斯坦来说是一种才气上的得志。但麦克斯韦表面和光速有什么出奇之处呢？为什么光与天地的基本动作似乎有着如斯密切的磋议？爱因斯坦的早期职责大略比它愈加遍及。他将麦克斯韦表面的好意思视为唯独的梗直根由，这种基于表面好意思感的探索能源是否完全必要，仍有待商榷。固然，科学世俗即是这么，一个新的想法相易咱们提倡新的问题。履行上，咱们根蒂不需要知谈对于光的任何事情就不错推导出洛伦兹变换和狭义相对论的正确形式。咱们不错假定，除了伽利略旨趣和一些对于天地的极端无数的几何属性除外，险些不需要假定任何东西，这些属性比麦克斯韦的表面和光昂扬要浅易得多，而且对于日常天下中的任何东谈主来说，若是你仔细探求它们，它们齐口舌常主意的。光刚巧具有这种特殊速率与光的动作和属性关连，而不是光对于相对论来说是基本的。狭义相对论和遍及的常数c远比光更为基本。爱因斯坦使光和麦克斯韦的表面成为他推导的中心，这是一个灵验、有用且确乎具有改换性的作念法。但他也必须假定伽利略旨趣，这同样是他表面的中心，结果标明，尽管爱因斯坦那时并不睬解这极少，麦克斯韦的电能源学表面对此完全是豪阔的。首位意志到狭义相对论不错基本上仅从伽利略的相对性假定中推导出来的东谈主是弗拉基米尔·谢尔盖耶维奇·伊格纳托夫斯基（1875-1942），他在1910年的一系列论文中作念到了这极少。通过这么作念，伊格纳托夫斯基还指出了伽利略的错误所在。伽利略的错误不在于他对于纯正相对性的直观，这是正确的，而在于他对时分本色的默许假定，即整个不雅察者测量的时分是不异的。这放纵了太多东西，这即是为什么他觉得他的旨趣只会导致闇练的速率相加限定，在伽利略变换中，而不是真确导致洛伦兹变换的原因。固然，在他的时间，这是一个完全合理的假定，在伽利略时间的文化配景下，东谈主们无数觉得时分是完全的、不变的，对整个不雅察者而言齐是不异的。咱们无法真实知谈谁起首提倡这些想法，因为像赫尔曼·闵可夫斯基和亨利·庞加莱这么的数学家那时确乎提倡雷同的想法，并沿着不异的萍踪探索。但无疑伊格纳托夫斯基在他的知悉中是原创的，即使是与其他东谈主孤独的。1910年和1911年探索雷同旅途的其他研究者包括马克斯·玻恩和保罗·埃伦费斯特。伊格纳托夫斯基揭示了一个在相对论磋议中时常未被充分发扬的细节。世俗在相对论课程中会断言，任何物体的相对速率齐弗成能卓著光速c。但是，伊格纳托夫斯基指出，在某些特定条目下，卓著光速的昂扬是可能发生的，前提是这些速率不被用来传递信息。一个浅易的例子是，若是咱们用激光指针照耀月球，并速即在一两毫秒之内扫过月球名义，光点在月球名义的出动速率将远超光速。伽利略的相对性履行上界说了一整套洛伦兹变换，具有可能的常数c的不同值。他的乌有心是由于：他进一步的默许假定，即整个不雅察者以不异的方式测量时分，意味着相对论的c参数被放纵为无穷大。是以，牛顿的第一定律和伽利略的相对性旨趣相矛盾。上述声明是毫无疑问的错误。它严重结巴了对伽利略、爱因斯坦的相对论、牛顿以及整个当代力学的更深层联贯。伽利略的旨趣和牛顿的第一定律不仅在当代广义相对论中是灵验的，而且履行上是中枢。我可爱将广义相对论形容为对牛顿第一定律的“运用阐述”：它告诉咱们若何找到惯性参考系，即牛顿第一定律建造的地方。这些框架世俗也被称为“目田落体”。

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最初，我要向伟大而情切的伽利略致以最深的敬意，随后将探讨他那充满灵敏的寓言是若何与当代物理学的框架相吻合的。因此，让咱们先从伽利略的旨趣开动。我勇于挑战任何东谈主，找到一种比伽利略我方在他的作品《对话》中通过“萨尔维亚蒂船的寓言”所述愈加精确、鲜嫩且充满诗意的方式来讲明这个旨趣：将我方与一位一又友关在一艘大船的主舱室底下，哪里有一些苍蝇、蝴蝶和其他微型飞翔动物。准备一个装有一些鱼的大碗，挂起一个滴水入下方优容器的瓶子。当船静止时，仔细不雅察小动物以不异的速率向舱室的整个想法飞翔。鱼在整个方进取放纵游动；水点落入底下的容器；向你的一又友扔东西时，向任何一个想法扔去的力度齐无需更大，距离颠倒；双脚并拢卓著，你会向每个想法跳过颠倒的距离。当你仔细不雅察整个这些事情（尽管无疑当船静止时一切齐会这么发生），让船以你可爱的任何速率前进，只好畅通是均匀的，而不是如此这般波动的。你将发现整个提到的恶果齐莫得涓滴变化，也无法从其中任何一个判断出船是在出动如故静止。在卓著时，你将在地板上跳过与之前不异的距离，即使船正在快速出动，你也不会朝船尾跳得比朝船头跳得更远，尽管在你空中的时分里，地板会朝着与你卓著相背的想法出动。向你的伙伴扔东西时，不管他位于船头如故船尾的想法，你齐无需用更多的力量让它到达他哪里，我场所于对面。水点会像夙昔一样落入下方的容器，不会朝船尾滴落，尽管在水点在空中时船仍是跑了好多跨度。鱼在它们的水中向碗的前部游动时不会比向后部更劳作，何况会同样责问地向碗边际的任何地方甩掉的饵料游去。临了，蝴蝶和苍蝇将延续朝着每个想法放纵飞翔，它们永远不会因为累了而围聚在船尾，好像累于跟上船的速率，它们在空中停留了很万古分而与船区分。若是废弃一些香产生烟雾，会看到它以小云的形式上涨，静止不动，不会比朝向任何一边更多地出动。整个这些恶果的对应原因是船的畅通是船内整个东西以及空气共有的。这即是为什么我说你应该在船面下；因为若是这发生在绽放的空气中，空气不会随同船的行驶旅途，一些提到的恶果中会看到或多或少的互异。以上的本色浅易来说即是：莫得，原则上也弗成能有任何实验能够检测到船相对于某些其他参考系的匀速畅通，除非走上船面并从边远不雅察，看到船相对于其他远方（非局部）参考点（举例岬角和海岸线）在出动。这里有几个深切的高明之处。最初，这个断言标明，总有可能相对于任何错落词语出动的参考系，通过妥当的加快相对于你现时的参考系，创建一个参考框架，在这个参考系中伽利略的寓言不错建造。你老是不错迁移你的畅通，达到上述的静止现象，其中你的肉体感受不到任何主意的力。这即是伽利略的天才之处——他正确地知谈他生计在一个空气阻力显贵的行星上，并问谈：“在天国里目田落体会是什么样的，哪里莫得空气呢？开脱空气和大气打扰的目田落体的本色会是什么？”。他正确的揣测是，羽毛和保龄球会同期落下。在广义相对论文本《引力》的开篇章节中，作家用以下充满赞佩、钦佩和敬畏的词语形容了伽利略从比萨斜塔进行的掉落实验，对这一最浅易且最深切的原则默示：……（常说）引力是一个宏大的谜团。扔下一块石头。看它落下。听到它撞击的声息。莫得东谈主联贯为什么。这是何等误导东谈主的申诉！对于下降的谜团？石头除了落下还能作念什么呢？落下是平时的。颠倒的是不屈石头落下的物体。若是有东谈主想追寻一个“谜团，不要随同落石的轨迹。相背，望望撞击点，问一问是什么力量将石头从它当然的“天下线”上推开了。总结：（i）伽利略的寓言形容了一个惯性参考奚，而（ii）牛顿的第一定律声明这个惯性系永远存在。这两个断言齐是当代相对论力学的中枢。它们是如斯正确，致使于当代物理学离不开它们。（iii）广义相对论仅仅当然的第三步：它向咱们展示了若何界说惯性系，即时空中存在应力能量散布的“萨尔维亚蒂的船”(直不雅地说：主要飘摇在真空中的“东西”)。伽利略的知用功超越了他的时间，比物理学家们开动讲述相对论的两个世纪前，他就仍是深切联贯了相对论的精髓。他不仅领有绝对的视线，更以其深厚的东谈主格魔力——讲理、善良与崇高——取得了后世的敬仰。伽利略，这位前驱，无疑是其时间的先知。 本站仅提供存储劳动，整个内容均由用户发布，如发现存害或侵权内容，请点击举报。