愛因斯坦是相對論的唯一創建者

趙崢，1967年畢業于中國科技大學物理系，1981年于北京師范大學天文系獲碩士學位，1987年于布魯塞爾自由大學獲博士學位。曾任北京師范大學研究生院副院長、物理系主任、中國引力與相對論天體物理學會理事長、中國物理學會理事。現為北京師范大學物理系教授，理論物理博士生導師、教育學博士生導師。

相對論誕生之前，洛倫茲在1904年給出了電子的質量公式。他是在研究電子在電磁場中的運動時提出這一公式的。根據這個公式，電子在運動時質量會增大。當時的一些實驗，也支持運動電子的質量會增加的觀點。

愛因斯坦的相對論證明了質量公式的正確性。相對論認為，這一公式不僅對電子成立，對任何物體均成立。當物體速度增加時，它的動質量也會增加，當運動速度趨近光速時，動質量會趨于無窮大，真有點令人不可思議。

目前，對于動質量能否算作質量有爭議。一些科學家認為，只有靜質量才是真正的質量，動質量不是真正的質量，只不過是個為了運算方便而引入的符號而已。持這種觀點的好處是，質量將是一個常數。不過，如果動質量不算作質量，則必須放棄質量守恒定律。基本粒子的實驗表明，一個電子與一個正電子相遇，會轉化為兩個光子。電子和正電子都有靜質量，但變成光子后，靜質量消失，光子只有動質量。如果動質量不算質量，則質量守恒定律將不成立。當然，光子還有能量，在這個實驗中，能量守恒定律依然成立。

愛因斯坦在論文中是贊成動質量是真質量的觀點的。當然，有的研究材料說，愛因斯坦后來曾在私下表示過，可以接受動質量不算作質量的觀點，但是他從來沒有在公開場合或論文中說過動質量不算質量。

愛因斯坦在1905年11月發表的有關相對論的第二篇論文中，提出了一個重要的公式E-mc2。這個公式稱為質能關系式，它表明，質量和能量好像是同一事物的兩個側面，任何質量都含有能量，任何能量也都具有質量。人們把質能關系式顯示的、物質蘊藏的能量稱為固有能。

質能關系式意義重大，它顯示任何一塊很小的質量都蘊含著難以置信的大量固有能。l克任何物質（例如水），它所蘊藏的固有能如果轉化為光能和熱能的形式，則相當于2萬噸TNT炸藥所釋放的化學能。在日本廣島爆炸的那顆原子彈，造成了巨大的損害，其實只是相當于幾克物質的固有能被轉化成了光能和熱能。

相對論開辟了新的無止境的能量源泉。質能關系式告訴我們，自然界并不缺少能量，只是人類掌握它們的能力還不夠。核物理的發展，證實了這個公式的正確性。

相對論獲得公認之后，一些人注意到，在相對論的發展過程中，許多人都有貢獻。

在相對論誕生之前，洛倫茲提出了洛倫茲收縮和洛倫茲變換，洛倫茲變換正是相對論的核心公式。洛倫茲還給出了電子質量公式。

龐加萊首先正確闡述了相對性原理，一直堅持認為相對性原理不應放棄。他猜測真空中的光速是一個常數，而且光速很可能是極限速度。他還建議通過光速來校準不同地點的鐘，使它們同時、同步。

顯然，洛倫茲和龐加萊都對相對論的誕生做了重要的鋪墊工作。

實際上，作出貢獻的還不光他們。洛倫茲是在1892年提出洛倫茲收縮的，但最早提出這一公式的是愛爾蘭物理學家斐茲杰惹。他聲稱自己早就在課堂教學中給出了這一公式，早于洛倫茲。他的學生們都力證這一點。但當時看到的他公開這一公式的文章發表在1893年，晚于洛倫茲。斐茲杰惹去世后，他的學生為了給老師討還公道，四處搜尋證據。他們想到老師以前曾給英國的《科學》雜志寫過一封信，談到這一收縮公式。但信寄出不久，這一雜志就倒閉了，斐茲杰惹以為該雜志沒有來得及刊登這封信，也就沒有強調這一證據。他去世后，那些忠實的學生們終于發現，該雜志在倒閉前的倒數第2期上，刊登了這封信。那期雜志發表在1889年，早于洛倫茲的論文。所以，現在人們把洛倫茲收縮稱為洛倫茲-斐茲杰惹收縮，有人還建議應該稱作斐茲杰惹-洛倫茲收縮，因為斐茲杰惹發現這一公式比洛倫茲早。

最早給出洛倫茲變換的也不是洛倫茲本人。1887年佛格特就給出了一個類似的變換，但各項都差了一個因子。1898年，拉摩首先給出了洛倫茲變換的正確公式。據說斐茲杰惹也早于洛倫茲得到這一變換。洛倫茲本人則是在1904年才給出這一變換的。

但必須承認，無論是洛倫茲收縮還是洛倫茲變換，提出較為完整的理論（雖然有錯誤）并造成最大學術影響的還是洛倫茲本人。

龐加萊對愛因斯坦的影響是巨大的。愛因斯坦在奧林匹亞科學院時期就曾閱讀過龐加萊的《科學與假設》等著作。在愛因斯坦建立相對論的文章中，不難發現龐加萊的影響。

然而真正完成思想突破，構建起相對論的人只有愛因斯坦一個人。

洛倫茲堅信絕對空間和以太，主張放棄相對性原理。龐加萊否認絕對空間的存在，堅持相對性原理，但他仍抱住以太理論不放。承認以太，實質上還是承認絕對空間，以太本身就是絕對空間的實體。只有愛因斯坦一個人，不僅拋棄絕對空間，也拋棄以太。所以，只有愛因斯坦最徹底地堅持了相對性原理。這一點，是他深受馬赫影響的結果。馬赫認為，凡是看不見摸不著的東西，都不能承認共存在，他認為既不存在絕對空間，也不存在以太。馬赫的觀點深刻地影響著愛因斯坦，引導他走向了狹義相對論的創建，后來又引導他走向廣義相對論的創建。

我們要特別提出的是，愛因斯坦與包括洛倫茲、龐加萊在內的所有學者的最大不同是他提出了光速不變原理。由于發現這一原理，他終于認識到“同時”不是一個絕對的概念，而是一個相對的概念。在作相對運動的不同慣性系中，同時不是絕對的，而是相對的。一個慣性系中同時發生的異地事件，在另一個相對于它運動的慣性系中看就不是同時發生的。

愛因斯坦認為，相對論與牛頓物理學的分水嶺，不是相對性原理，而是光速不變原理。光速不變原理直接導致了同時的相對性。同時的相對性是相對論的核心觀念，也是最難讓人弄懂的概念。

愛因斯坦是光速不變原理及其推論同時相對性的唯一發現者。

洛倫茲不承認相對論是自己的理論。他最初反對相對論，后來才慢慢承認了相對論的正確性。

龐加萊則至死都沒有承認相對論的正確。愛因斯坦剛提出相對論時，曾經指望得到數學大師龐加萊的支持。他在一次索爾維會議上見到了龐加萊（這是這兩位偉人的唯一一次見面，不久后龐加萊就去世了）。可開完會回來后，愛因斯坦很沮喪，對他的朋友說：“龐加萊根本不懂相對論。”看來龐加萊沒有贊同他的理論。

后來，蘇黎世大學準備聘請愛因斯坦當教授，寫信征求龐加萊的意見，龐加萊回復說：“愛因斯坦先生是我所知道的最有創造思想的人物之一，盡管他還很年輕，但已經在當代第一流科學家中享有崇高的地位……不過，我想說，并不是他的所有期待都能在實驗可能的時候經得住檢驗。相反，因為他在不同方向上摸索，我們應該想到他所走的路，大多數都是死胡同；不過，我們同時也應該希望，他所指出的方向中會有一個是正確的，這就足夠了。”后來的研究表明，歷史與這位數學大師開了一個極大的玩笑：愛因斯坦在1905年指出的所有方向都是正確的。

深深影響過愛因斯坦的馬赫，曾受到愛因斯坦的高度評價，但他也沒有支持相對論。當時馬赫還活著，他聽到愛因斯坦的工作后，表示“愛因斯坦的相對論和我的思想毫無共同之處，我斷然拒絕他的相對論。”真是大煞風景。不久之后，馬赫就去世了。

綜上所述，我們看到，雖然有很多人作了許多前期貢獻，但愛因斯坦是相對論的唯一創建者。對于這種情況，楊振寧先生曾有過精彩的評價：“洛倫茲只有近距離的眼光，沒有遠距離的眼光龐加萊只有遠距離的眼光，沒有近距離的眼光；只有愛因斯坦具有自由的眼光，既近距離又遠距離觀察問題。”所以他成為了相對論的唯一創建者。