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爱因斯坦72论相对性原理的一种新的检验的可能性

1907年2月,距离爱因斯坦的干慈父、亦师亦友和初恋玛丽的父亲约斯特·温特勒一家1906年11月1日发生的悲剧已经三个月了(温特勒精神错乱的儿子开枪打死了他的母亲罗莎和他的妹夫恩斯特·班迪,随后自杀身亡。),这个月约斯特·温特勒来伯尔尼观光散心了,不过,他没见到爱因斯坦,只给他写了封信,爱因斯坦于2月7日给约斯特·温特勒回了信:

“亲爱的教授:

今天我与米歇尔(注:即米歇尔·贝索,温特勒家女婿,爱因斯坦的挚友和伯尔尼专利局的现同事)通了电话。他离开好几天了,也许去了的里雅斯特(注:贝索母亲厄米娜(Ermina,1852年-1922年)目前所在的地方),因为我收到了他从哥申宁寄来的一张明信片。

非常感谢您热情的来信。您下次来伯尔尼观光时就用明信片通知我,这样我就可以去拜访您了。您的

阿尔伯特·爱因斯坦”

3月3日,《物理学年鉴》收到了爱因斯坦向投的一篇更正声明,这份声明修正了1906年11月9日固体比热容量子化论文《普朗克的辐射理论和比热容理论》中的三个细节。前两个细节涉及德鲁德对红外本征频率的研究:

“在本刊今年1月号上发表的上述论文中,我写了:根据德鲁德的研究,具有这些本征频率的就是有质原子(原子离子)本身。因此,作为固体(绝缘体)中热的载体,首先应当考虑的只能是原子的正离子。”

固体比热容量子化论文上述两句话,此时在爱因斯坦看来有2个问题,一是,带负电的原子离子本征震荡对固体比热容有贡献,而不限于论文中提到的带正电的原子离子;二是,不带电的震荡基元结构对固体比热容也有贡献:

“这个论点在2个方面不再是正确的了。第一,应当假设,存在的不仅有带正电的原子离子,而且还有带负电的原子离子。

第二,而且——这是主要的——通过德鲁德的研究,任何作为热的载体出现的振荡基元结构总是带有电荷这样一个假设也不再是正确的了。”

爱因斯坦从德鲁德那得到的最新论断“任何作为热的载体出现的振荡基元结构总是带有电荷这样一个假设也不再是正确”导致的后果是有不带电荷的、光学方法无法察觉的热载体存在的可能性:

“因此,人们肯定可以从一个吸收区域的存在(在上述限制下)推知有一类基元结构存在,它们对比热容做出一种有特性温度相依性的贡献;但是逆命题是不许可的,因为很可能有不带电荷的热载体存在,也就是说,有用光学方法不能觉察的这样一种热载体存在。后一种情况,对于在化学上不相结合的原子,是特别有希望出现的。(注:即不带电荷的热载体也就是震荡基元机构,对固体比热有贡献,也随着温度的变化按固体比热量子化公式发挥作用,但实验中用光学方法却测不到它们的存在,这有点类似于暗物质了。)”

根据上述论断,在声明中,爱因斯坦更正了论文《普朗克的辐射理论和比热容理论》最后对金刚石红外本征频率量子化固体比热容理论的预测:

“在论文的最后一段中,由金刚石的比热容的特性作出的结论从而同样也是不许可的。它应当是:

因此,按照理论,应当期望,金刚石要么在λ=11μm时显示最大的吸收,要么根本不具有光学上可证实的红外本征频率。(注:论文中这句为:因此,根据这理论可以预料,金刚石在λ=11μm处,将显示最大的吸收。)”

3月17日,爱因斯坦向《物理学年鉴》发了一篇短文,在别人实验的基础上,简要的提到了狭义相对论时钟变慢效应和(狭义)相对性原理的实验验证方案。这篇短文的题目为《论相对性原理的一种新的检验的可能性》,由于有可能被用来检验自己的狭义相对论的正确与否,因此,爱因斯坦对别人那篇去年的实验论文给了较高的评价,认为其是“一篇重要的论文”:

“斯塔克先生(注:Johaark,约翰内斯·斯塔克,1874年-1957年,汉诺威技术大学的实用物理学和摄影学讲师和物理学助教)在去年发表的一篇重要的论文中,通过对多普勒效应的认证以及定量的追踪,证实了极隧射线中的运动的正离子发射出的线光谱。他还着手进行实验,试图检测并测量一个二阶的效应(和[υ/V2]成比例)。

然而,由于该实验装置并不是专门为了这个目的而设计安装的,所以不足以得到可靠的结果。”

上述这段话爱因斯坦其实表达了三个意思:

一是,斯塔克的实验方案可以拿来检验狭义相对论效应,具体来说是时钟变慢效应;

二是,斯塔克实验试图测量的二阶效应理论依据有问题,他以υ/V2来作为测量目标,这是错误的。因为根据爱因斯坦的狭义相对论,测量目标应该是洛伦兹因子β,最起码也应该是υ2/V2,看到实验人员目标错误,爱因斯坦着急啊,这不耽误自己狭义相对论理论正确性的确认嘛;

三是,即使斯塔克设定了错误的测量目标,但他整个的实验都没给出靠谱的结果,不过,爱因斯坦认为这无伤大雅,实验方案的提出就是进步,虽然目前问题不小,但那是实验装置的问题,不影响实验整体思路的正确性。



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