有人说爱因斯坦的狭义、广义相对论是个错误的,这种说法有道理吗?

2020.04.27 -

嗯,爱因斯坦似乎也听到过这种说法,因为1908年他给约翰斯·斯塔克写信说:“我有点惊讶地看到你没有承认我在惯性质量和能量之间的关系上的优先权”。

实际上,爱因斯坦是第一个探索惯性质能等效的人。1905年爱因斯坦证明了能量的变化与惯性质量的变化有关,惯性质量的变化等于能量的变化除以c^2。1905年以前(以及之后)庞加莱没有探索惯性质量-能量等价。

在爱因斯坦之前,亨利·彭加和其他任何人都没有探索过惯性质量能量的等价性!

这里详细解释:关于狭义相对论

有人说爱因斯坦的狭义、广义相对论是个错误的,这种说法有道理吗?-1

安托万·亨德里克·洛伦兹和亨利·庞加雷没有放弃乙醚,他们也没有放弃对牛顿运动学中隐含的时间、同时性和空间测量性质的默认假设。

尽管在1905年之前,庞加莱强调了时钟及其同步方法的重要性,并质疑绝对时间和绝对同时性,但他并没有对空间和时间做出新的运动学默契假设。

对空间和时间做出新的运动默契假设是爱因斯坦最终走向狭义相对论的主要突破:空间和时间的新运动学。

自从爱因斯坦放弃了乙醚,在一个物体的静止框架中的观察者测量它的适当长度。每一个观察者测量另一个观察者的长度,这是完全对等的。因此,爱因斯坦提出了一个收缩,它是运动的,而不是动态的性质,因为它是为庞加莱和洛伦兹。

动态收缩是一种特殊的补偿:Poincaré寻找一种完美的补偿,它可以防止我们检测到相对于乙醚的运动。

在以太空间中的固定观察者所指的实际长度和相对运动观察者所指的视长度之间存在着根本的区别。

庞加莱的动态收缩是一种补偿,它完全符合他对相对论原理的概念,而相对论原理只是用来阻止我们发现关于乙醚的运动。

庞加莱以如下方式阐述了相对论原理:对于静止的观察者(在以太中)来说,物理现象的规律必须与匀速运动中的观察者相同,这样我们就没有办法,也就没有办法,来决定我们是否在这样一个运动中被携带。

庞加莱不能要求表象的相互作用,也没有发现同时性的相对性,而同时性是狭义相对论的主要支柱之一。

这些是狭义相对论的主要特点:

放弃了对牛顿运动学中隐含的时间、同时性和空间测量性质的默认假设。

爱因斯坦做到了。庞加莱和洛伦兹都没有放弃牛顿运动学。

爱因斯坦放弃了乙醚。庞加莱和洛伦兹都没有放弃乙醚。

运动收缩、同时性的相对性和时钟悖论(与庞加莱的动态理论概念不一致)。庞加莱没有得出同时性的相对性和时钟悖论。这些都是爱因斯坦运动学框架的结果。

爱因斯坦的狭义相对论是一个原理理论。该理论基于两个启发式指导原则:

物理系统状态变化的独立规律,不论这些状态变化是指在匀速平移运动中两个坐标系中的一个或另一个。

光速的恒定性:光速是恒定的,不依赖于光源或观察者的速度。庞加莱可能反对这一假设。

爱因斯坦证明了这两个原则是相容的。

我们不知道爱因斯坦是否受到了庞加莱的影响,因为爱因斯坦在狭义相对论的论文中没有提到庞加莱。因此,庞加莱思想对爱因斯坦的影响是一个复杂的课题。爱因斯坦临死前告诉卡尔·西利格:

“我只知道洛伦兹在1895年的重要作品……但不知道洛伦兹后来的作品,也不知道庞加莱的连续调查。从这个意义上说,我1905年的工作是独立的。

关于广义相对论:

在爱因斯坦之前,大卫希尔伯特并没有得到正确形式的场方程。

1915年11月20日,大卫希尔伯特向哥廷根科学院提交了一篇论文,“物理学的基础”,包括他对广义相对论引力场方程的版本。

五天后的1915年11月25日,爱因斯坦的论文提交给了普鲁士科学院,他在论文中给出了他一般协变场方程的最终形式。

一天后,爱因斯坦写信给他的朋友:

“这个理论是无与伦比的。然而,只有一位同事(希尔伯特)真正理解了这一点,他正试图清楚地“嗅出”它(亚伯拉罕的表情)。以我个人的经验,我几乎不知道人类的不幸有时比这一理论以及与之相关的一切更好。但这并不困扰我”。

希尔伯特1915年11月20日的校样上有一个打印机的日期戳,“1915年12月6日”。这篇论文还没有发表。

利奥科里教授和其他人发现,1915年11月20日希尔伯特论文的证明并不等同于1916年3月晚些时候发表的希尔伯特论文。

1915年11月20日的证明不包含1915年11月25日爱因斯坦场方程的等价版本。

希尔伯特1915年11月20日的论文没有包含一个普遍的协变理论。爱因斯坦1915年11月25日的理论包含了一个普遍的协变理论:这就是广义相对论!爱因斯坦广义相对论的场方程,希尔伯特1915年11月20日的论文中没有:

有人说爱因斯坦的狭义、广义相对论是个错误的,这种说法有道理吗?-2

直到1915年12月6日,希尔伯特才开始修改1915年11月20日的校样。爱因斯坦1915年11月25日的论文发表于1915年12月2日。希尔伯特的论文只在1916年3月31日发表,根据爱因斯坦1915年11月25日的论文,他有足够的时间修改1915年11月20日的论文。希尔伯特确实在1915年12月至1916年3月的某个时间从11月20日重写了他的证明。

在1916年3月出版的版本中——在爱因斯坦出版了他的场方程的最终形式之后——希尔伯特明确地写下了形式上等同于爱因斯坦1915年11月25日场方程的表达式(见上图)。

因此,爱因斯坦的论文帮助希尔伯特重写了他1915年11月20日的论文,并将协变场方程纳入其中。

1916年3月,希尔伯特在11月20日出版的论文中,引用了爱因斯坦1915年11月25日的论文,并写道:

“在我看来,所得到的引力微分方程与爱因斯坦在其上一篇论文中建立的宏伟的广义相对论是一致的”。

- END -

78
0

为什么汉尼拔会不厌其烦地带着大象进行一次可怕的翻越阿尔卑斯山的行军呢?他们在战斗中的效率如何?

汉尼拔有充分的理由认为大象将成为他对抗罗马人的决定性武器。但是在我们讨论他可能的动机之前,简要地调查一下战象在 […]