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是也有修正的必要。他认为，假使为了解释迈克耳逊实验的否定结果，需要引入新的假说，那么每当出现新的实验事实时，也同样有这种需要。毫无疑问，对于每一个新的实验结果创立一种特殊假说，这种作法是不自然的。假使能够利用某些基本假定，并且不用忽略这种数量级或那种数量级的量，来证明许多电磁作用都完全与系统的运动无关，那就更好了。其实，彭加勒在1899年的一次讲话中就谈到这种看法。 彭加勒的批评给洛伦兹指出了努力的方向，但促使他最后下决心改善先前理论的是瑞利、布雷斯以及特劳顿和诺布耳的实验。
按照洛伦兹的收缩假说，假使物体在运动方向缩短，那么它的密度就会因方向而异，这样一来，透明体理应显示出双折射现象。瑞利在1902年做了实验，并未发现预期的现象。布雷斯在1904年重复了这个实验，依然得到否定的结果。按照同样的假说，如果使电容器的极板与地球运动方向成一角度，那么当给电容器充电时，应该存在使电容器极板转向地球运动方向的力偶作用。可是在1903年，特劳顿和诺布耳把电容器固定在灵敏的扭秤上，这种扭秤的灵敏度足以测出该数量级的力偶矩，然而他们在实验中却没有观察到任何效应。
洛伦兹面对事实，抱定彻底解决而不是近似解决所有问题的决心，经过重新努力，终于在1904年5月完成了题为“速度小于光速系统中的电磁现象”的论文。洛伦兹1904年的理论是以麦克斯韦方程和作用在电荷上的力（后来称为洛伦兹力）的表达式为基础的，其中麦克斯韦方程在相对于以太固定的参照系(x，y，z)中是成立的。他的目的是研究以匀速沿x轴方向运动的物理系统中所发生的电磁现象，以阐明该现象显示不出任何运动效应。他发现，利用原先的方程和表达式在相对以太运动的参照系中处理问题是极为复杂的，为了避免不必要的麻烦，他作为一种数学技巧引入了新的变数——相对坐标和当地时间。在定义了新的电位移矢量和磁场强度矢量后，他又假定了电荷密度和速度之间的变换式。他把新变数代入原方程之中，得到了带撇变数的新方程，它与原方程具有几乎相同的形式。
就这样，洛伦兹在没有忽略所有各阶项的情况下得到了对应态定理。尽管洛伦兹事先声称，他的这篇论文是以“基本假定”而不是以“特殊假说”为基础的，但为了达到他的既定目标，还是采用了11个特殊假说。洛伦兹从他科学生涯一开始，就着手计划把菲涅耳关于以太和物质相互作用的思想与麦克斯韦电磁场理论以及韦伯、克劳修斯电的原子观点统一起来。1904年的理论就是这一目标的最终实现。尽管洛伦兹企图在经典理论的框架内解决新实验事实和旧理论的矛盾，可是某些结论却超出了这个框架（例如粒子质量随速度而变化，粒子在以太中运动的速度不能大于光速）。 彭加勒极为热情地接受了洛伦兹的理论，他从数学上给洛伦兹理论以更为简洁的形式。他把洛伦兹的坐标与时间变换式命名为洛伦兹变换，并论证当l＝1时，该变换形成一个群。彭加勒还推广了洛伦兹理论，导出电荷和电流密度的变换关系，他甚至（虽然是隐含着）使用了四维表达式。实际上，伏格特在1887年，拉摩于1900年已分别发现了类似的变换式，只是由于没有认识到它的重要意义，因而并未引起人们的注意。 彭加勒主要是一个数学家，而洛伦兹主要是一个理论物理学家。可是谈到对相对论发展的贡献，情况却恰好相反：洛伦兹提出了许多数学表达式，而彭加勒却提出了普遍原理。
1895年，彭加勒在研究拉摩的电磁理论的论文中首次出现了相对性原理的提法。在那里他说，从各种经验事实得出的结论能够概括为述断言：“要证明物质的绝对运动，或者更确切地讲，要证明可称量物质相对于以太的运动是不可能的。” 1899年，他在巴黎大学讲演时说：“我认为很可能，光学现象只依赖于物体的相对速度。??在光行差常数中，如果不忽略二阶或三阶量，这也许是正确的，但却不是严格正确的。当实验变得越来越严格，这一原理也将变得越来越精确。”
第二年，在巴黎举行的物理学会议上，他再次重申了同样的观点：“我不相信??除了物体的相对位移之外，更严密的观察将会使其他东西明显起来。”对于所有各阶“都必须找到同
一解释??这种解释同样完满地适用较高阶的项，这些项的相互对消将是严格的绝对的。”相对性原理这个术语是彭加勒1904年9月在圣路易斯国际技术和科学会议的讲演中首次使用的。由于这一原理，“物理现象的定律对‘一个固定的观察者’与对于一个相对于他做匀速运动的观察者必定是相同的。这样一来，我们没有，也不可能有任何识别我们是否做这一运动的手段。”
彭加勒在1898年还第一个讨论了假设光速对所有观察考都是常数的必要性。在这一年发表的“时间之测量”一文中，彭加勒指出：光具有不变的速度，特别是光速在所有方向上都相同“是—种公设，没有这一公设，就无法测量光速”。他还指出：“绝对空间是没有的，我们所理解的不过是相对运动而已”，“绝对时间是没有的，所谓两个历时相等，只是一种本身毫无意义的断语。”“不但我们没有两个相等的时间的直觉，并且我们对于两地所发生的两事件的同时性也没有直觉。”在同—篇文章中，彭加勒还讨论了用交换光信号确定两地同时性的问题。在1902年出版的《科学与假设》中，他又一次重申了上述观点。几乎没有什么疑问，到1900年，彭加勒手头已经具备了建造相对论的所有必需的材料。在1904年圣路易斯会议的讲演中，他还惊人地预见了新力学的大致轮廓。
在19世纪末，运动物体电磁现象的研究取得了进展，因电气技术发展而提出的单极电机问题引起了物理学家的兴趣。所谓单极电机，就是使一个圆筒形的磁铁绕轴旋转，把转轴和筒壁用导线联结起来，回路就有电流流过(单极感应)。这时，感应电动势在回路的什么地方产生呢？磁铁旋转时，磁力线随之一起旋转呢，还是停留在一个固定的位置上呢？这个问题在1900年前后成为物理学家的中心议题之一，实际上相当于如何使包括有可动物体系统中的电磁现象理论化的问题，属于动体电动力学的内容。1900年，科恩继续坚持赫兹在1890年“关于动体电动力学的基础方程式”一文中提出的观点(以太并不独立于物体运动，力线并非物质的特殊状态，它只是一种符号等等)，尝试用动体电动力学来处理当时面临的实际问题。
科恩也把世界分为以太和电子，而不论及运动参照系中的现象是如何被看到的；他始终把物体当作宏观的、一成不变的东西来处理，论述物体运动时内部发生的电磁现象。科恩也引入了与洛伦兹相同的当地时间作独立变数，找到了可以变为与静止物体的麦克斯韦宏观方程形式严格相同的方程式，把它作为运动物体的方程式。
用今天的眼光来看，其引人注目之处在于，他能根据近于协变性的想法导出方程式。尽管科恩当时并不清楚它的意义，但他导出的方程式能说明大多数实验事实，因而在那时还是有影响的。
（四）爱因斯坦的思想发展
在爱因斯坦于1905年完成狭义相对论论文的前期，正是洛伦兹和科恩这两种理论之花争香斗艳的时候，迈克耳逊-莫雷实验已完成将近20年了。以往许多教科书和文章在介绍相对论的诞生时，都把上述背景看作是爱因斯坦创立相对论的基础和出发点，这是不符合事实的。 爱因斯坦1954年2月9日给达文波特的信中说：“在我本人的思想发展中，迈克耳逊的结果并未引起很大的反响。我甚至记不得，在我写关于这个题目的第一篇论文时(1905年)，究竟是否知道它。对此的解释是：根据一般的理由，我坚信绝对运动是不存在的，而我所考虑的问题仅仅是这种情况如何能够同我们的电动力学知识协调起来。因此人们可以理解，为什么在我本人的努力中，迈克耳逊实验没有起什么作用，至少是没有起决定性的作用。”爱因斯坦在其他场合几次述说了同样的观点。
无论就爱因斯坦的思想发展和论文内容来看，还是就他的个人品质和为人来看，他的话都是可信的。至于有人说爱因斯坦的相对论是洛伦兹等人工作的直接继续，这也与事实不符。事实上，爱因斯坦当时只不过是瑞土伯尔尼专利局的一名默默无闻的小职员，他既未处于当时
的科学中心，又与学术界知名人士没有什么往来，对于科恩的理论和洛伦兹1895年后的论文他是不可能了解到的。这从下述事实不难看出。洛伦兹1904年的论文是在荷兰的杂志发表的，德国皇家图书馆只有一本，而且只许借阅一天。当时在柏林大学理论物理教研室作普朗克助手的劳厄还不得不向洛伦兹直接索要复印本，地位卑微的爱国斯坦怎么会有机会看到洛伦兹的文章呢？
爱因斯坦不像洛伦兹那样，孜孜不倦地解决迈克耳逊实验和其他实验所提出的疑难，千方百计地弥合各种实验与经典理论的裂痕。爱因斯坦关心的是力学和电动力学形式上的不一致。在向他的既定目标前进中，他既继承了前人的思想精华，也摒弃了一些陈旧的传统观念。相对论的诞生也向我们证明了“这样一个人物的天才和独创性，他能够一眼看穿那疑难重重、错综复杂的迷宫，领悟到新的、简单的想法，使得他能够吐露出那些问题的真实意义，并且给那黑暗笼罩的领域突然带来清澈和光明。”(德布罗意语) 爱因斯坦通过两个渠道吸收了前人丰富的思想财富：一是通过赫兹等人的著作掌握了电磁理论，受到了启迪，特别是弗普尔的教科书，无论从内容和形式方面都给他以极大的教益；二是从马赫、休谟、彭加勒等人的著作中掌握了批判思想，彻底摆脱了绝对时空的束缚。 爱因斯坦在苏黎世联邦工业大学上学时，最使他着迷的课题是麦克斯韦理论。据爱因斯坦本人回忆，当时老师在课堂上并不讲授这些内容，于是爱因斯坦除了在物理实验室外，其余时间就通过亥姆霍兹、玻耳兹曼、赫兹等人的著作如饥似渴地学习麦克斯韦理论。在亥姆霍兹五卷本的《理论物理讲义》中，第一卷有—半讲了哲学和认识论问题，但却很少谈到具体实验，甚至在讲解有关以太问题的内容中，也未提及迈克耳逊实验，尽管该实验在亥姆霍兹的赞同下第一次完成了。
从亥姆霍兹写的关于麦克斯韦理论的书中，爱因斯坦能够得到的东西首先是增强了研究认识论的自觉性，并且从书中他还了解到有关证实以太的实验还不能看作是决定性的。在玻耳兹曼所写的“涉及到纯粹以太运动的麦克所韦理论的结果”的论文中，一次也没有提到具体的实验。爱因斯坦也学习了赫兹选集和在电磁学中所用的符号，这些符号他以后经常使用。爱因斯坦看到赫兹的第一批内容深刻的文章是：1884年发表的“麦克斯韦电动力学基本方程”、1890年发表的有意识地冠以“关于动体电动力学的基本方程”题目的文章。即使这位伟大的电磁实验家也未明确提到以太实验，但在现今的相对论起源的讨论中，以太实验似乎是很重要的。
赫兹著作的另一个作用是促使爱因斯坦转向了马赫，因为赫兹把许多思想都归功于马赫的《力学史评》一书。这三位德国物理学家对爱因斯坦的影响是显而易见的。
据美国著名科学史家、爱因斯坦问题研究专家霍耳顿考证，无论从形式或从内容来看，爱国斯坦1905年的论文都不能恰当地解释为属于洛伦兹-彭加勒系列，或麦克斯韦-亥姆霍兹-玻耳兹曼系列，甚至是基尔霍夫-马赫-赫兹系列。一位几乎被遗忘了的老师是弗普尔，他于1894年出版的《麦克斯韦电理论导论》一书直接影响了爱因斯坦的思考过程，从而导致了1905年的论文。
弗普尔的名字对德国老一代的科学家和工程师来说也许还能隐约记得，但对其他人来说也许全然无知。显然，他的名望与上述三位德国的著名物理学家不能相提并论，以致爱因斯坦在回亿中以“等人”二字略而未提。
由于弗普尔具有把麦克斯韦理论清楚地讲解给工程技术人员的能力，所以他的书很畅销。该书分为六个部分，其中第五部分特别有趣。这部分的题目是“运动导体的电动力学”，它的第一章是“由运动而引起的电动力感应”，第一章中的第一节是“空间中的相对运动和绝对运动”，它是以异乎寻常的议论开始的：“运动学即运动的一般理论的讨论通常基于下述公理：在物体的相互关系上只有相对运动是有意义的。在这里不能求助于空间中的绝对运动，因为手头如果没有观察和度量这种运动的参照对象，那么要发现这种运动就毫无意义。??根据
麦克斯韦理论和光学理论，空洞的空间实际上根本不存在，即使所谓的真空也充满了以太介质”，“没有这一内容(以太)的空间概念是自相矛盾的说法，这就象没有树木的森林那样不可思议。完全空洞的空间概念根本不会受到可能的经验的支配；空洞的空间概念根本不会受到可能的经验的支配；或者换句话说，我们必须首先对这种空间概念做出深刻的修正，这种空间概念在它的原来的发展时期给人类思想打上了烙印。解决这一疑问也许成为当代科学最重要的问题。”
弗普尔在这里虽然并没有准备放弃以太或绝对运动，但他了解物理学最重要的问题在什么地方，这无疑对爱因斯坦是一种启示。作者以同样的方式继续写道：“当我们在下面利用相对运动的运动学定律时，我们必须谨慎地进行。我们没有必要把这种使用当作一种先验的确立的东西，例如不管磁铁在一个静止的电路附近运动，或者当磁铁处于静止而电路运动，定律的使用都是完全相同的。”作者还加上一个颇为熟悉的思想实验，他设想了第三种情况——导体和磁铁两者一起运动，它们之间没有相对运动。他说，在这种情况下，实验表明“绝对运动”本身在磁铁和电路无论哪一个上也不产生电力或磁力。这种思想实验足以表明，在原来两种情况中考虑的只是相对运动。
这一切，无疑对爱因斯坦具有极大的吸引力。事实上，就1905年论文的形式和风格而言，弗普尔思想的影响远比其他人更大，爱因斯坦1905年的论文就是以上述思想实验开始的。弗普尔的书给了爱因斯坦以具体指导，有助于爱因斯坦思路的展开，使他采取了—种大异其趣的方式，这种方式既不同于学校传授给他的，也不同于第一流物理学家著作中所使用的。凡是看过爱因斯坦原始论文的人都不难发现，该文在构思、形式、风格上，都与弗普尔的书有某些相似之处。当然，这并不是说，在弗普尔的思想与爱因斯坦的相对论之间存在着一种简单的因果链条。
对哲学和认识论的研究也极大地促进了爱因斯坦相对论的创立。在学生时代，爱因斯坦就对哲学兴味盎然。1902年3月下旬，他与新结识的朋友索洛文和早些时候认识的朋友哈比希特经常利用晚上举行聚会——他们诙谐地称这种聚会为“奥林比亚科学院”——讨论各种感兴趣的问题。在探讨科学和哲学最深奥的问题时，他们兴致极浓、劲头十足，往往引起长时间的热烈争论。这种聚会一直持续到1905年11月，使爱因斯坦获益非浅。 其间，他们讨论了休谟的《人性论》、马赫的《力学史评》、彭加勒的《科学与假设》以及其他人的有关著作。休谟关于实体和因果性的特别聪明而尖锐的批判对爱因斯坦的影响大概比较一般化，而休谟的时空观念对他的影响可能是直接的。
休谟认为，空间观念是建立在对象的排列基础上，这种对象是可触知的；而时间观念是建立在对象的连续的基础上，这种对象是能够变化的，可觉察的。至于马赫对爱因斯坦创立相对论的影响，主要是帮助爱因斯坦扫除了机械自然观和力学先验论的思想障碍，认识到牛顿的绝对时间和绝对空间等概念已经不适应刻写的发展。特别是彭加勒的书，对他们的印象极深，他们用好几个星期紧张地读它，彭加勒的科学思想和批判精神对爱因斯坦必定有所启示和激励。
相对论的创立并非一蹴而就。正如爱因斯坦1952年3月11日写泽利希的信中所说：“在狭义相对论的思想概念和相应的结果发表之间大约经过了五、六周时间。但是，如果把这认为是诞生的日期，也许很难说是正确的，因为早在几年前，论据和建筑材料已经准备好了，虽然那时我还没有下根本的决心。”
的确，有关狭义相对论的思想概念在爱因斯坦的头脑里足足酝酿了整整10年。他后来回忆了自己思想的发展过程。
爱因斯坦从小就具有强烈的好奇心。当他还是一个四五岁的小孩时，父亲让他看一个罗盘，他为罗盘针以如此确定的方式行动而惊奇不已，并留下了深刻而持久的印象。在12岁时，一本欧几里得平面几何的小书使他经历了另一种性质完全不同的惊奇：书中的许多定理并非