愛因斯坦傳 P 13
愛因斯坦傳
作者：布老虎
第13，共48。
如果對一束在鏡面上反射的光應用同樣的論據，那末就必須認為光有一機械動量，它等於單位時間內落在鏡面上的「光的質量」m乘以光速c。因此光壓可以寫成：P =2mc光2E將此式與前面列別捷夫得到的關係式 p = 比較，則很容易得出：光c2E=mc這一愛因斯坦「質能等價定律」說明，經典物理學中「不可稱重的」2輻射能量與普通可以稱重的質量是等同的。由於c是一個很大的數，所以即使是一塊很小的質量，其所含的能量也是可觀的。這為核能的釋放和利用提供了理論基礎。
質量與能量的相當關係不僅適用於輻射能量，而且適用於所有其他形式的能量。例如電場和磁場都成一種可稱重的物理實在，熱也有可稱-20重的質量，一公斤水在100℃時比同樣數量的冷水重10克。
愛因斯坦關於質量和能量等價性的發現，簡化了物理守恆定律的內容。長期以來，彼此分立的質量守恆和能量守恆定律，現在可以合併為一條定律：對於一個封閉物質系統來說，質量和能量的總和在所有過程中不變。
四維世界數學家閔可夫斯基曾是愛因斯坦在聯邦工業大學上學時的老師。當年愛因斯坦經常逃課，閔可夫斯基罵他「懶胚」。當愛因斯坦《論動體的電動力學》發表以後，閔可夫斯基很快理解了，並看到了這篇論文的深刻意義。他實在沒有想到，曾被他罵作「懶胚」的學生，現在竟寫出了如此深刻的論文。
閔可夫斯基是搞數學的，他從數學的角度認真地思考愛因斯坦的理論，結果得到一種非常美妙的描述狹義相對論的數學方法。
閔可夫斯基的論文在 1907年發表。第二年夏天，在科隆舉行的「德國自然科學家和醫生協會”第 80屆年會上，他做了一個報告，宣傳相對論的思想，題目是「空間和時間」，其中有一段著名的話：“先生們！我要向諸位介紹的空間和時間的觀念，是從實驗物理學的土壤中生長起來的，這就是它們力量的所在。這些觀念是帶有革命性的。從現在起，空間自身和時間自身消失在陰影之中了，現實中存在的只有空間和時間的統一體。」
閔可夫斯基的報告引起了與會者的巨大反響。可惜 3個多月後，疾病就奪去了他年僅44歲的生命。去世前，他萬分遺憾地說：「在發展相對論的年代裡死掉，真是太可惜了。」
閔可夫斯基所提出的思想是將時間作為三個空間坐標之外的第四個坐標，這樣，一個系統相對於另一個系統的運動，可以看成是這個四維坐標架的轉動。由此就可以很清晰地刻畫狹義相對論的原理和相對論效應。
愛因斯坦的狹義相對論把長度縮短看作是觀察者從一個運動的系統去觀察物體時所看到的一種表觀的空間收縮。空間的收縮和時間的膨脹對於兩個處于相對運動狀態的系統來說是對稱的。空間距離一縮短，時間間隔就加長，這有點像一根具有給定長度 L的棒的垂直投影和水平投影的情況一樣。如果棒是水平放著的，則其垂直投影為零，而水平投影是L。
如果棒是垂直放著的，其垂直投影是L，而水平投影是零。如果這根棒放在一定的角度θ，則垂直投影和水平投影不為零。由畢達哥拉斯定理我們有：222△X + △Y = L這使閔可夫斯基想到用四維坐標來描述狹義相對論。
為了把時間當作合法的第四個坐標，首先就要考慮用與三個空間坐標相同的單位來度量它，閔可夫斯基把時間乘以光速即C達到了這一要t求。需要考慮的第二個問題是，空間坐標三者之間都是可以自由交換的，如果我們把一隻箱子轉過90°，它的長度就變為高度。對於時間坐標和空間坐標，這樣完全的交換就不能存在。否則，一架時鐘就會變成一把米尺或者一把米尺就變成時鐘了。
因此，若要把時間看作第四個坐標的話，不僅要把它們乘以光速，而且還要乘上另一個因子，使得四維坐標系的和諧性既不遭到破壞，而時間坐標又會在物理上與三個空間坐標不同。閔可夫斯基找到了這個因子，它就是虛數 i，i=-1。這樣就把第四個坐標寫ict。
閔可夫斯基畫了一個圖，現稱為「閔可夫斯基圖」如圖3所示。
這裡因為不可能在平面上畫出四維坐標的示意圖，所以略去第三個空間坐標2，而代之以新的時間坐標ict。這張圖上的每一點各代表一個事件，即發生在確定地點、確定時間的某一事件。同時發生的事件用一些垂直于時間軸的平面上的點來代表。發生在同一地點但不同時間的事件，都處于平行于時間軸的直線上。
張開90°的錐面稱為「光錐」，它相當於能夠用光信號來聯繫的事件。例如，A點事件代表一個發射光波的閃光，則B點就相當於處在空間某處的物體被該光波照亮的事件。
如前所述，當我們從一個運動系統觀察空間和時間間隔時，可以在幾何上解釋為一個四維坐標架的轉動，將時間軸轉動了一定的角度如圖3中的虛線及其字母。但是，因為物包括x和y及ict座標的時空連續統錐面表示2222光的傳播 圖3體運動的速度絶不能超過光速，所以 ict軸所轉動的角度θ絶不能大於90°。這樣，我們可以把事件分為兩種不同的類型。
質量與能量的相當關係不僅適用於輻射能量，而且適用於所有其他形式的能量。例如電場和磁場都成一種可稱重的物理實在，熱也有可稱-20重的質量，一公斤水在100℃時比同樣數量的冷水重10克。
愛因斯坦關於質量和能量等價性的發現，簡化了物理守恆定律的內容。長期以來，彼此分立的質量守恆和能量守恆定律，現在可以合併為一條定律：對於一個封閉物質系統來說，質量和能量的總和在所有過程中不變。
四維世界數學家閔可夫斯基曾是愛因斯坦在聯邦工業大學上學時的老師。當年愛因斯坦經常逃課，閔可夫斯基罵他「懶胚」。當愛因斯坦《論動體的電動力學》發表以後，閔可夫斯基很快理解了，並看到了這篇論文的深刻意義。他實在沒有想到，曾被他罵作「懶胚」的學生，現在竟寫出了如此深刻的論文。
閔可夫斯基的論文在 1907年發表。第二年夏天，在科隆舉行的「德國自然科學家和醫生協會”第 80屆年會上，他做了一個報告，宣傳相對論的思想，題目是「空間和時間」，其中有一段著名的話：“先生們！我要向諸位介紹的空間和時間的觀念，是從實驗物理學的土壤中生長起來的，這就是它們力量的所在。這些觀念是帶有革命性的。從現在起，空間自身和時間自身消失在陰影之中了，現實中存在的只有空間和時間的統一體。」
閔可夫斯基的報告引起了與會者的巨大反響。可惜 3個多月後，疾病就奪去了他年僅44歲的生命。去世前，他萬分遺憾地說：「在發展相對論的年代裡死掉，真是太可惜了。」
愛因斯坦的狹義相對論把長度縮短看作是觀察者從一個運動的系統去觀察物體時所看到的一種表觀的空間收縮。空間的收縮和時間的膨脹對於兩個處于相對運動狀態的系統來說是對稱的。空間距離一縮短，時間間隔就加長，這有點像一根具有給定長度 L的棒的垂直投影和水平投影的情況一樣。如果棒是水平放著的，則其垂直投影為零，而水平投影是L。
如果棒是垂直放著的，其垂直投影是L，而水平投影是零。如果這根棒放在一定的角度θ，則垂直投影和水平投影不為零。由畢達哥拉斯定理我們有：222△X + △Y = L這使閔可夫斯基想到用四維坐標來描述狹義相對論。
為了把時間當作合法的第四個坐標，首先就要考慮用與三個空間坐標相同的單位來度量它，閔可夫斯基把時間乘以光速即C達到了這一要t求。需要考慮的第二個問題是，空間坐標三者之間都是可以自由交換的，如果我們把一隻箱子轉過90°，它的長度就變為高度。對於時間坐標和空間坐標，這樣完全的交換就不能存在。否則，一架時鐘就會變成一把米尺或者一把米尺就變成時鐘了。
因此，若要把時間看作第四個坐標的話，不僅要把它們乘以光速，而且還要乘上另一個因子，使得四維坐標系的和諧性既不遭到破壞，而時間坐標又會在物理上與三個空間坐標不同。閔可夫斯基找到了這個因子，它就是虛數 i，i=-1。這樣就把第四個坐標寫ict。
閔可夫斯基畫了一個圖，現稱為「閔可夫斯基圖」如圖3所示。
這裡因為不可能在平面上畫出四維坐標的示意圖，所以略去第三個空間坐標2，而代之以新的時間坐標ict。這張圖上的每一點各代表一個事件，即發生在確定地點、確定時間的某一事件。同時發生的事件用一些垂直于時間軸的平面上的點來代表。發生在同一地點但不同時間的事件，都處于平行于時間軸的直線上。
張開90°的錐面稱為「光錐」，它相當於能夠用光信號來聯繫的事件。例如，A點事件代表一個發射光波的閃光，則B點就相當於處在空間某處的物體被該光波照亮的事件。
如前所述，當我們從一個運動系統觀察空間和時間間隔時，可以在幾何上解釋為一個四維坐標架的轉動，將時間軸轉動了一定的角度如圖3中的虛線及其字母。但是，因為物包括x和y及ict座標的時空連續統錐面表示2222光的傳播 圖3體運動的速度絶不能超過光速，所以 ict軸所轉動的角度θ絶不能大於90°。這樣，我們可以把事件分為兩種不同的類型。
