爱因斯坦143贝索、洛伦兹收缩11.5

    1911年5月13日，爱因斯坦给已于1910年9月下旬由伯尔尼迁居奥地利的格尔茨(现在意大利的戈里齐亚)的好友米歇勒·贝索（1873年-1955年）写了封回信，上次他联系贝索时还是苏黎世大学时代，那时1909年12月31日他给贝索发了新年贺信，并表示自己对副教授业务越来越熟，自己乐趣满满（《爱因斯坦111》）；现在已在布拉格的爱因斯坦也终于发觉自己已经很久没联系贝索了：

    “亲爱的米歇勒!

    你新寄来的这张明信片让我感到很惭愧。我这么长时间没给你写信毫无理由可言。不过，尽管我这么长时间只字未给你写而且没有任何理由，你还是可以并且会原谅我的。”

    虽然长久没联系了，但爱因斯坦喜欢与贝索共度时光、谈天说地，毕竟贝索是狭义相对论研究中爱因斯坦在论文中提及的唯一给自己灵感的好友，当然，爱因斯坦目前在布拉格很忙，要搞研究，因此，他要求贝索来布拉格相聚：

    “我很喜欢和你一起共度一段时光，可是我不知道此事何时能实现。这个夏天我不准备离开布拉格，因为我非常需要利用这个假期来做点工作。”

    爱因斯坦认为布拉格工资待遇和硬件设施不错，但人文环境欠缺，对此他在信中进行了吐槽：

    “我所担任的职务和我的研究所给我带来了很大的乐趣。只是这儿的人跟我很合不来。这是一些没有自然情感的人；他们为人冷漠，是一种注重等级的、自视尊贵与奴颜媚骨的奇特的混合物，他们对同事毫无善意。街道上一边是炫耀卖弄的奢侈，一边是令人悚然的悲惨景象。人们思想贫乏，没有信念。”

    接着，爱因斯坦给贝索汇报了自己近期的研究工作，好的方面，固体比热容领域有所进展，见布拉格首文、固体比热容第二论文《关于固体中分子热运动的初等观察》；不好的方面，爱因斯坦感觉对量子问题没啥头绪，自己要放弃构造量子了，只关注量子理念的数学运用，其与量子力学的新大陆就此开始失之交臂了：

    “不过，我可以毫无干扰地尽情地进行科学思考，这使我得到了补偿。我最近完成的研究并不十分重要。我将把成果随信给你寄去。

    现在，我正尝试着从量子假说中推导出固体绝缘体中的热传导定律。我不再问这些量子是否真的存在了。我也不再试图去构造它们了，因为我现在知道，我的智慧无法在这方面取得成功（注：爱因斯坦也没搞明白量子的本质物理图景，转而着重应用量子理念搞数学物理研究，他就此失去了将量子论推向量子力学的伟大征程）。

    不过我将尽可能仔细地检查这些结果，以便弄清这个概念的可适用范围。比热理论已经庆祝了一个实实在在的胜利，因为能斯特在他的实验中发现，一切都或多或少是按照我所预见的方式在变化。诚然，曲线的形状与普朗克定律得出的曲线有系统的偏离，但是，如果假定原子振荡与单色振荡有着极大的差距，那么这些偏离就可以很自然地得到解释。也就是说，人们可以从弹性中计算出本征频率，并且同时可以证明，振幅在半个周期内的变化量与振幅本身的数量级相同。现在已经付梓的一篇短文对这些问题作了描述（注：布拉格首文、固体比热容第二论文《关于固体中分子热运动的初等观察》）。”

    畅谈了近期的科研成果后，爱因斯坦又明确要求贝索来布拉格相聚：

    “你不能来看我们一次吗？我们有一间屋子不作别的用，就为我的好朋友来访时住。何况布拉格非比寻常，它有那么美丽的风光，单凭这一点就值得好好来旅游一番。”

    谈到孩子，目前爱因斯坦还是自豪的，自己的孩子很健康，相反，他对贝索13岁的儿子韦罗（Vero）厌学表示担忧和遗憾，认为不上学会很难适应组织生活，对步入社会不利：

    “我的妻子和孩子们都很好。两个孩子在健康方面都真的很有福气，这在城市的孩子中是很少见的。

    我有点害怕，韦罗像你来信中所说的那样不去任何学校上学，尽管我知道他很有进取心也很有天赋；我担心他这样无法学会怎样去适应组织，而这对每个人来说都是非常重要的。”

    就着贝索儿子韦罗的厌学，爱因斯坦又评价贝索也像四处流浪的吉普赛人，还拿这个评价再次要求贝索来布拉格共事、生活：

    “实际上，你也有点像吉普赛人以的。真遗憾！在这里他们真需要一个有你那样的智慧和你那么好心地的人!如果哪天有机会，你不愿把你的帐篷永久地搭在这儿吗？

    如果那样，我们俩就都不孤单了。这儿的工作条件多么宜人呀！我整天待在研究所里并进行创造。你也可以这样。想一想吧，我们能在一起研究格拉斯曼的膨胀理论，那该多好呀。

    （注：赫尔曼·格拉斯曼，HermannGrassmann，1809年-1877年，出生于波兰什切青，是一个博学者，在他生活的时代以语言学家身份闻名，今天以数学家身份而著称。同时他也是一位物理学家、新人道主义者、学者和出版家。

    格拉斯曼在数学、物理学和语言学方面均有建树，尤其是他对现代数学分析、线性代数和多线性代数的贡献，为我们处理高维空间问题提供了强大的工具。在格拉斯曼的理论中，最突出的贡献之一是他对向量空间概念的引入和发展。向量空间是一种数学结构，它提供了一种方式来表达方向和大小，这在物理学、工程学乃至经济学中都有着广泛的应用。）”

    在爱因斯坦一家祝愿贝索一家在新祖国居住愉快中爱因斯坦结束了信件，此前1910年9月下旬，在爱因斯坦离开伯尔尼迁居苏黎世近一年后，贝索一家也由伯尔尼移居到了奥地利的格尔茨(现在意大利的戈里齐亚)，并开始为那里的纺织品和保险公司工作：

    “谨向你们一家三口致以亲切的问候。你的

    阿尔伯特

    但愿你们一家三口一切都好，在你们新的祖国里心情愉快，向你们致以最良好的祝愿。您的

    米列娃·爱因斯坦”

    5月18日《物理学期刊》收到了爱因斯坦反驳弗拉基米尔·维瑞克（VladimirVaricak）认为狭义相对论中的洛伦兹长度收缩只是一个心理现象的论文，此文题为《论埃伦费斯特佯谬。对弗拉基米尔·维瑞克的论文的评论》。

    早在1909年9月的德国自然科学家和医生协会第81次大会上，马克斯·玻恩（MaxBorn，1882年12月11日—1970年1月5日）就提交了一篇用狭义相对论论述刚性运动的论文，发现使刚性盘旋转起来就会导致一个悖论：轮盘的边缘具有洛伦兹收缩，而半径却保持不变，圆周率便不再是3.14。这便是广义相对论探索途中的圆盘旋转模型。

    奥地利数学家、物理学家保罗·埃伦费斯特（PaulEhrenfest，1880年1月18日－1933年9月25日）首先在一篇文章中准确地指出了这种悖论的存在，在1909年9月29日给慕尼黑大学理论物理学教授阿诺德·索末菲（ArnoldSommerfeld，1868年12月5日—1951年4月26日）信中爱因斯坦提及了此事，详情见《爱因斯坦109》。

    1910年8月19日，在给苏黎世大学外校寄宿生路德维希·霍普夫（LudwigHopf，1884年-1939年）的信中，爱因斯坦还反驳了韦茨拉尔的徕卡光学制品厂的研究员沃尔德马·冯·伊格纳托思凯（WaldemervonIgnatowsky，1875年-1943年)，他认为洛伦兹收缩只是一种特殊测量技术的人为结果，当时他拿自己的相关论文手稿来寻求爱因斯坦的支持，详情见《爱因斯坦120》。

    近期的1911年4月12日，在给奥地利数学家、物理学家保罗·埃伦费斯特（PaulEhrenfest，1880年1月18日－1933年9月25日，给紫外灾变命名的大神）的信件中，爱因斯坦也批驳了1911年弗拉基米尔·维瑞克（VladimirVaricak）发表在《物理学期刊》上、认为洛伦兹长度收缩只是一个心理现象的论文，在信中爱因斯坦甚至直接回复说维瑞克的论文错误连篇，并认为有必要写篇短文以正视听，详情见《爱因斯坦140》。

    现在5月18日《物理学期刊》收到了爱因斯坦亲自操刀的论文，其反驳了认为洛伦兹长度收缩只是一个心理现象的观点。这篇简短的论文全是文字说明，没有任何公式，主要表达了几个方面的意思。

    首先，论文的由来是答复1911年弗拉基米尔·维瑞克（VladimirVaricak）发表在《物理学期刊》上、认为洛伦兹长度收缩只是一个心理现象的论文，纠正对狭义相对论中洛伦兹收缩不正确的认识：

    “近来弗拉基米尔·维瑞克在本刊上发表了一些评论，这是不能不予答复的，因为它们可能造成混乱。”

    其次，维瑞克认为爱因斯坦和洛伦兹在洛伦兹收缩问题上有分歧是误解，他认为按照洛伦兹的收缩假说，一个运动物体在运动方向上的收缩是一种客观地发生着的变化，但是按照爱因斯坦的看法，收缩不是一个物理事实而是由我们调整钟表和测量长度的方式所引起的一种主观现象。

    其实爱因斯坦也认为洛伦兹收缩是真实存在的。对狭义相对论语境中与运动物体同步的参照系动系K´来说，没有洛伦兹收缩；对狭义相对论语境中与运动物体不同步的静系K来说，便发生了洛伦兹收缩，即物体与参照系有相对运动便会发生洛伦兹收缩，无相对运动则无洛伦兹收缩，这都是真实的物理过程，而不是一个心理现象：

    “作者在洛伦兹和我关于物理事实的观念之间全无依据地觉察到了某种差别。关于洛伦兹收缩是否事实上存在的问题，是引人误解的。

    它“事实上”并不存在，因为它对一个运动观察者是不存在的（注：对狭义相对论语境中与运动物体同步的参照系动系K´来说，没有洛伦兹收缩）；

    但是它“事实上”却又确实存在，也就是说它是如此地存在，即从一个并非相随运动的观察者看，它在原理上是可以利用物理手段来探测的（注：对狭义相对论语境中与运动物体不同步的静系K来说，便发生了洛伦兹收缩）。

    这恰恰就是埃伦费斯特以如此优美的方式阐明了的。”

    狭义相对论中客观可操作的“调整钟表和测量长度的方式”，即同时性的检测和长度测量给出了可观察的洛伦兹收缩，其可以驳倒维瑞克认为洛伦兹收缩只是一个心理现象的观点：

    “我们可以相对于参照系K来求得一个相对于K而运动着的物体的形状，其方法是找出运动物体的各个质点在K中的一个确定时刻t与之重合的K中的各点。既然在这种测定中被用到的相对于K而言的同时性概念是完全定义了的，即已定义得在原理上可以在这一定义的基础上通过实验来确立同时性，那么，洛伦兹收缩也就同样是可观察的了。”

    最后，为了驳倒维瑞克可能提出的对狭义相对论中“调整钟表和测量长度的方式”的质疑，爱因斯坦又设想了两根棒相对交会运动来检测棒长收缩的理想实验，其不用“调整钟表和测量长度的方式”也可以检测是否有洛伦兹收缩，即有相对运动便会有洛伦兹收缩的客观物理过程：

    “这一点或许维瑞克先生可以承认，并从而在某种方式下撤回他关于洛伦兹收缩是一种“主观现象”的论断。

    但是他或许会坚持一种看法，认为洛伦兹收缩的根源仅仅在于有关“调整钟表和测量长度的方式”的随意设定。下面的假想实验将证明这种看法在多大程度上不能保持。

    考虑两根(当在静止下相比较时)长度相等的棒A´B´和A“B“，假设它们可以在一个无加速的坐标系中沿着和X轴相同并平行的方向滑动。

    设A´B´和A“B“以任意大的常值速度相互滑过，即A´B´沿着X轴的正方向而A“B“沿着X轴的负方向而运动。

    设棒端A´和A“在X轴上的一点A*相遇，而B´和B“则在点B*相遇。按照相对论，这时的距离A*B*将小于A´B´和A“B“中任何一棒的长度，这一事实可以通过把其中一棒静止地放在距离A*B*上来加以确立。

    布拉格，1911年5月”

    爱因斯坦这篇反驳认为洛伦兹长度收缩只是一个心理现象的观点的简短论文于1911年5月18日被《物理学期刊》收到，最终于7月15日发表。