愛因斯坦74論相對性原理所要求的能量的慣性研究背景 　　繼1905年9月27日質能方程論文《物體的慣性同它所含的能量有關嗎？》和1906年5月17日質能方程第二論文《重心運動的守恒原理及能量的慣性》後，1907年5月14日，《物理學年鑒》收到了愛因斯坦第三篇論述質能方程的論文，題為《論相對性原理所要求的能量的慣性》。 　　在這篇論文中，愛因斯坦從帶電剛體運動能量的角度考察了質能方程成立的有效性，而在研究背景部分，愛因斯坦也做了略顯繁瑣的闡述論證。首先，愛因斯坦闡述了質能方程第一論文的研究成果： 　　“相對性原理同麥克斯韋方程的結合，導致這樣的結論：一個物體的慣性以一種完全確定的公式隨它所含的能量增加或減少。這就是說，如果人們觀察一個物體，它從兩個相反方向發射一定量的輻射能，而且人們從兩個坐標係考察這一過程。這兩個坐標係彼此相對做勻速運動，其中一個相對於物體是靜止的，如果人們把能量原理應用於——相對於兩個坐標係——這一過程，人們就得到這樣的結果：物體中的能量增加△E一定總是對應於質量增加△E/V2，這裡V是指光速。 　　（注：這段簡述的就是1905年9月27日質能方程論文《物體的慣性同它所含的能量有關嗎？》的研究思路和結果。）” 　　其次，愛因斯坦表示質能方程論文的研究案例是個特例，其結果質能方程有效性的推廣需要更加廣泛的研究和論斷，而質能方程第二論文是朝質能方程有效性推廣邁出的第一步： 　　“這裡所討論的特例必然要求做出這樣一種非常普遍的假設(關於慣性依賴於能量的假設)（注：即質能方程E=mc2），這種狀況要求以更普遍的方式考察這個假設的必然性和正確性（注：以特例考察出的結果未必是普遍真理，雖然也有很多以特例得出的結論來說事的案例）。 　　特別要提出這樣的問題：是否有其他的特例導致的結論同上述特例的結論不相容？（注：愛因斯坦心裡當然認為都相容，質能方程是正確的。） 　　在這方麵，我在去年所走的第一步是：指明了上述假設解決了電動力學和重心運動守恒原理之間的矛盾(至少就取一次冪的項而言是如此)（注：指1906年5月17日質能方程第二論文《重心運動的守恒原理及能量的慣性》）。” 　　然後，愛因斯坦又謙虛了一下，評述目前的狹義相對論還不是完備的體係，所以暫時隻能做做特例分析： 　　“對所提問題（注：質能方程的普遍有效性）現在還不可能做這樣普遍的回答，因為我們還沒有一個適合於相對性原理的完備的世界觀。也就是說，我們必須把我們自己限製於我們現在能夠處理的一些特例，而沒有來自相對論性電動力學現點的獨斷性。” 　　接著，愛因斯坦給出了自己質能方程第三論文研究的特例為剛性地帶電的物體和許多勻動質點組成的體係： 　　“我們將要考察兩個這樣的例子：在第一個例子中，我們將考察其慣性質量的體係是由一個剛性的、剛性地帶電的物體所構成；而在第二個例子中，它是由許多勻動質點所組成，這些質點之間彼此都不施加任何力。” 　　正常來說，愛因斯坦可以進入正文闡述了，不過這次還早點，在正文正式展開之前，愛因斯坦這次又囉嗦了好幾段，首先是拜普朗克所賜，當然，愛因斯坦自己也沒少興風作浪，極力推廣黑體輻射、光電效應、固體比熱容等領域的量子論，貌似打擊了經典電動力學的權威性，而愛因斯坦狹義相對論以經典電動力學的麥克斯韋方程組為依托，其可靠性是否也得降降了，針對這種質疑，愛因斯坦在這篇論文中做了答辯，首先是對自己過去這段時間功績的再次陳述： 　　“在我開始研究之前，我必須在這裡插入對關於空虛空間的麥克斯韋方程的大概的有效範圍做一評論，從而對一種自然會提出的反對意見作出反應。在以前的一些論文中，我曾指出我們現今的電力學世界觀不適合於說明輻射的熵的特性和支配輻射的發射和吸收的定律（注：光量子論文）以及那些支配比熱容的定律（注：固體比熱容量子化論文）； 　　更確切地說，在我看來，似乎有必要假設任何周期過程的本性是這樣的，即能量的變換隻能以某個有限大小的量(光量子)來進行，也就是說，在實際上可能過程的多重性小於按照我們現在的理論觀點認為是可能過程的多重性（注：經典物理學的連續性被量子論的間斷性所取代）。 　　特別是，我們必須這樣來設想輻射過程，在一空間區域內，瞬時電磁狀態是被有限數目的量完全地決定的（注：愛因斯坦的固體比熱容量子化論文《普朗克的輻射理論和比熱容理論》中推導普朗克輻射公式時的量子化設定）——同輻射的矢量理論相反。” 　　復述完自己最近的豐碩業績後，愛因斯坦給出了“但是”的說法，但是，上麵的豐功偉績不影響狹義相對論的正確，因為他不涉及上述功績質疑的具體領域，狹義相對論引用的經典電動力學的麥克斯韋方程等還是有效的： 　　“但是，隻要我們還不具有對應於所述要求的圖像（注：狹義相對論起碼暫時沒涉及熵、輻射、量子和固體比熱容），那麼，對於一切不涉及熵關係或基元小能量的變換的問題，很自然，可以利用現在流行的理論（注：狹義相對論的理論基礎很牢固），而不用害怕我們將因此得到不正確的結果（注：狹義相對論的結論很靠譜）。我將利用下列想象的例子，來最形象地說明我怎樣地看待有關這些問題的現狀（注：以下還要列案例來證明狹義相對論立論基礎牢固和結論靠譜）。” 　　愛因斯坦拿來給狹義相對論背書的案例是沒有分子運動論之前，應用經典熱力學大家依然得出了關於布朗運動的某些正確結論，so，以此推之，狹義相對論目前的結論也是相當正確的： 　　“讓我們設想熱的分子運動學理論還沒有被提出，但已以完全的確定性證明了布朗運動(懸浮在水中的粒子的運動)不是由於任何外部供應的能量而運動，找書苑 wｗw.zhaoｓhuyuan.com 而且明確地認識到，這些運動不能借助於力學和熱力學來加以說明。在這樣一種情況下，人們會正確地做出結論說，理論原理的根本性變化必定會發生（注：經典力學和熱力學有問題，要更正了）。 　　盡管如此，沒有人會害怕應用力學和熱力學的基本方程來處理同小空間區域中的瞬時狀態有關的問題（注：人們對拿有問題的經典力學和熱力學來處理有問題的領域毫不難為情，還得出了正確結論）。在這個意義上，按照我的意見，我們可以滿懷信心地把我們的考慮建築在麥克斯韋方程的基礎之上（注：類比經典力學和熱力學，現在的狹義相對論拿經典電動力學的麥克斯韋方程說事也沒啥不可以）。” 　　做完質疑狹義相對論基礎不牢固的答辯後，愛因斯坦以自己的研究思路新穎，獨樹一格、十分別致為由說明自己並不需要引用別人或許已經涉及的相關論題的論文而結束了研究背景的闡述： 　　“在我看來，在事物的本性方麵，其他的作者可能已經闡明了我將要說的部分內容。可是，想到所考察的問題在這裡將用一種新的觀點來加以探討，我感到我可以被允許不做文獻的綜述(這對我來說是十分麻煩的事)，特別是因為有充分理由去希望這個缺陷可以由其他的作者來彌補就像普朗克先生和考夫曼先生值得感謝地為我的第一篇有關相對性原理的論文所做的那樣。” 　　以上就是質能方程第三論文《論相對性原理所要求的能量的慣性》最開始的研究背景和研究目的部分，接下來就是正文的闡述了。