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他最隆起的瞻念察力——伽利略的相对性旨趣——并莫得被当代相对论所含糊；它不仅莫得错，推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款。东谈主们常常说爱因斯坦的狭义相对论含糊了伽利略和牛顿的责任。你可能也传闻过，在爱因斯坦的狭义相对论中，光速是总共的，是一个常数，在总共惯性参考系中齐是湮灭个值。它在广义相对论中保握这种总共性，但仅仅在局部意旨上。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常识有相称深入的领略，我合计这篇著述对爱因斯坦的想考方式是一个很好的历史追念。爱因斯坦对麦克斯韦的电能源学情有独钟。麦克斯韦方程建议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循序。

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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阐发注解，他对这一缺失感到特别缺憾。他合计麦克斯韦的表面额外好意思，因此他简便地建议了这么一个问题：如若咱们假定伽利略旨趣建立，以及麦克斯韦方程在总共惯性参考系中保握其面容，那么相对论的方程将会是什么神色？而谜底，虽然是狭义相对论的洛伦兹变换（Lorentz transformations）。物理迷粗俗会资格一个对麦克斯韦的表面和方程沉迷的阶段，是以我完万能领略这对年青的爱因斯坦来说是一种智力上的骄贵。但麦克斯韦表面和光速有什么特别之处呢？为什么光与天地的基本行径似乎有着如斯密切的谈论？爱因斯坦的早期责任大概比它愈加奥秘。他将麦克斯韦表面的好意思视为独一的高洁事理，这种基于表面好意思感的探索能源是否总共必要，仍有待商榷。虽然，科学粗俗等于这么，一个新的标的开采咱们建议新的问题。推行上，咱们压根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面容。咱们不错假定，除了伽利略旨趣和一些对于天地的额外大宗的几何属性除外，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气候要简便得多，而且对于日常全国中的任何东谈主来说，如若你仔细研究它们，它们齐利弊常彰着的。光随机具有这种特殊速率与光的行径和属性相干，而不是光对于相对论来说是基本的。狭义相对论和奥秘的常数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，这是一个有用、有用且确乎具有翻新性的作念法。但他也必须假定伽利略旨趣，这相同是他表面的中心，扫尾标明，尽管爱因斯坦那时并不睬解这少量，麦克斯韦的电能源学表面对此完全是足够的。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少量。通过这么作念，伊格纳托夫斯基还指出了伽利略的误差所在。伽利略的误差不在于他对于隧谈相对性的直观，这是正确的，而在于他对技术实质的默许假定，即总共不雅察者测量的技术是疏导的。这死心了太多东西，这等于为什么他合计他的旨趣只会导致老到的速率相加规矩，在伽利略变换中，而不是真确导致洛伦兹变换的原因。虽然，在他的期间，这是一个完全合理的假定，在伽利略期间的文化布景下，东谈主们大宗合计技术是总共的、不变的，对总共不雅察者而言齐是疏导的。咱们无法实在知谈谁起首建议这些目的，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建议雷同的目的，并沿着疏导的萍踪探索。但无疑伊格纳托夫斯基在他的瞻念察中是原创的，即使是与其他东谈主零丁的。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盘问中往往未被充分进展的细节。粗俗在相对论课程中会断言，任何物体的相对速率齐不行能突出光速c。可是，伊格纳托夫斯基指出，在某些特定条款下，突出光速的气候是可能发生的，前提是这些速率不被用来传递信息。一个简便的例子是，如若咱们用激光指针映照月球，并速即在一两毫秒之内扫过月球名义，光点在月球名义的移动速率将远超光速。伽利略的相对性推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。他的失实意是由于：他进一步的默许假定，即总共不雅察者以疏导的方式测量技术，意味着相对论的c参数被死心为无穷大。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误差。它严重挫折了对伽利略、爱因斯坦的相对论、牛顿以及总共当代力学的更深层领略。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有用的，而且推行上是中枢。我可爱将广义相对论形容为对牛顿第一定律的“期骗阐发”：它告诉咱们怎样找到惯性参考系，即牛顿第一定律建立的地方。这些框架粗俗也被称为“解放落体”。

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领先，我要向伟大而和缓的伽利略致以最深的敬意，随后将探讨他那充满理智的寓言是怎样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启动。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，那处有一些苍蝇、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疏导的速率向舱室的总共标的飞翔。鱼在总共方朝上轻便游动；水点落入底下的容器；向你的一又友扔东西时，向任何一个标的扔去的力度齐无需更大，距离额外；双脚并拢晋升，你会向每个标的跳过额外的距离。当你仔细不雅察总共这些事情（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，唯有走漏是均匀的，而不是如此这般波动的。你将发现总共提到的后果齐莫得涓滴变化，也无法从其中任何一个判断出船是在移动照旧静止。在晋升时，你将在地板上跳过与之前疏导的距离，即使船正在快速移动，你也不会朝船尾跳得比朝船头跳得更远，尽管在你空中的技术里，地板会朝着与你晋升相悖的标的移动。向你的伙伴扔东西时，不管他位于船头照旧船尾的标的，你齐无需用更多的力量让它到达他那处，我场地于对面。水点会像曩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如故跑了好多跨度。鱼在它们的水中向碗的前部游动时不会比向后部更戮力，何况会相同减轻地向碗旯旮的任何地方扬弃的饵料游去。终末，蝴蝶和苍蝇将连续朝着每个标的轻便飞翔，它们永久不会因为累了而辘集在船尾，好像累于跟上船的速率，它们在空中停留了很长技术而与船分袂。如若松手一些香产生烟雾，会看到它以小云的面容高潮，静止不动，不会比朝向任何一边更多地移动。总共这些后果的对应原因是船的走漏是船内总共东西以及空气共有的。这等于为什么我说你应该在船面下；因为如若这发生在怒放的空气中，空气不会扈从船的行驶旅途，一些提到的后果中会看到或多或少的互异。以上的实质简便来说等于：莫得，原则上也不行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走漏，除非走上船面并从辽远不雅察，看到船相对于其他远方（非局部）参考点（举例岬角和海岸线）在移动。这里有几个深远的玄妙之处。领先，这个断言标明，总有可能相对于任何错落移动的参考系，通过适合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立。你老是不错调度你的走漏，达到上述的静止气象，其中你的形体感受不到任何彰着的力。这等于伽利略的天才之处——他正确地知谈他糊口在一个空气阻力显耀的行星上，并问谈：“在天国里解放落体会是什么样的，那处莫得空气呢？解脱空气和大气干预的解放落体的实质会是什么？”。他正确的推测是，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，作家用以下充满神往、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，对这一最简便且最深远的原则暗意：……（常说）引力是一个重大的谜团。扔下一块石头。看它落下。听到它撞击的声息。莫得东谈主领略为什么。这是何等误导东谈主的讲述！对于下降的谜团？石头除了落下还能作念什么呢？落下是泛泛的。特别的是违背石头落下的物体。如若有东谈主想追寻一个“谜团，不要扈从落石的轨迹。相悖，望望撞击点，问一问是什么力量将石头从它当然的“全国线”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持久存在。这两个断言齐是当代相对论力学的中枢。它们是如斯正确，甚至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：它向咱们展示了怎样界说惯性系，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”)。伽利略的瞻念察力超越了他的期间，比物理学家们启动领会相对论的两个世纪前，他就如故深远领略了相对论的精髓。他不仅领有绝对的视线，更以其深厚的东谈主格魔力——慈悲、和蔼与崇高——得回了后世的敬仰。伽利略，这位前驱，无疑是其期间的先知。 本站仅提供存储做事，总共内容均由用户发布，如发现存害或侵权内容，请点击举报。