100年前，他们用5分钟证明了相对论(4)

拨云见日
1895 年，荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹（Hendrik Lorentz，1853-1928）结合当时的电磁学研究成果，作出了大胆的假设：如果物体本质上是靠电磁力结合在一起的，那么当物体在有电磁性的以太当中运动时，就可能沿着它运动方向缩短。经过复杂的计算，洛伦兹提出了洛伦兹变换，用于解释不同参考系中运动的换算关系。

1921 年，爱因斯坦与洛伦兹。图片来源：Wikipedia
洛伦兹已经很接近狭义相对论，只是他还没有放弃以太。其他实验物理学家也没有放弃，他们试图用更灵敏的仪器重复实验，或者到海拔更高的地方重复实验。
为什么那个年代的物理学家们会固执地相信这样一种不可捉摸的物质的存在？今天的我们或许对此感到难以理解，但是在 20 世纪，否认以太可以说意味着否认物质与时间的永恒。以太的存在隐含了一个假设，那就是存在绝对客观、亘古不变的空间参考系。从哲学的角度上看，物质占据固定的空间，时间以固定的步调流逝，这是人类心目中对世界的固有认识。
而爱因斯坦首先意识到，绝对空间与绝对时间的概念是想象中的虚构，它受限于人类的经验。实际上，对统一系统的观测结果取决于观察者的位置，处在同一系统中的观察者和处在另一个系统中的观察者看到的是不一样的。也就是说，时间和空间不是绝对的，而是与观察者相对的。
至于那个看不见、摸不着的以太，只需要承认空间具有传播电磁波的能力，就可以抛弃对以太的依赖。爱因斯坦及合作者后来在书中写道：
“我们想使以太成为实在的东西的一切努力都失败了。它既不显示它的力学结构，又不显示绝对运动。除了发明以太时所赋予它的一种性质，即传播电磁波的能力以外，其他任何性质都没有了。我们力图发现以太的性质，但一切努力都引起了困难和矛盾。经过这么多的失败之后，现在应该是完全丢开以太的时候，以后再也不要提起它的名字了。”——《物理学的进化》