本書(shū)來(lái)源于作者長(zhǎng)期以來(lái)在北京師范大學(xué)開(kāi)設(shè)的一個(gè)科普講座“從愛(ài)因斯坦到霍金的宇宙”。該講座歷時(shí)20余載，并在一些院校和單位舉辦過(guò)不同形式的講座和公開(kāi)課，重點(diǎn)介紹物理學(xué)和天文學(xué)領(lǐng)域的科普知識(shí)、科研前沿，以及科學(xué)發(fā)現(xiàn)的曲折歷程，內(nèi)容包括愛(ài)因斯坦與相對(duì)論、彎曲的時(shí)空、黑洞、宇宙的演化、量子論的創(chuàng)建與爭(zhēng)論、原子彈與核能的和平利用、天文學(xué)的若干知識(shí)、對(duì)時(shí)間本質(zhì)的探索等。
作者簡(jiǎn)介：
趙崢，北京師范大學(xué)物理系教授，博士生導(dǎo)師。1967年畢業(yè)于中國(guó)科技大學(xué)物理系，1981年于北京師范大學(xué)天文系獲碩士學(xué)位，1987年于布魯塞爾自由大學(xué)國(guó)際理論化學(xué)與理論物理研究所獲博士學(xué)位。曾任北京師范大學(xué)研究生院副院長(zhǎng)，物理系主任，中國(guó)引力與相對(duì)論天體物理學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)。長(zhǎng)期從事理論物理的教學(xué)與研究，在相對(duì)論與黑洞領(lǐng)域發(fā)表科研論文100余篇，曾講授廣義相對(duì)論、量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理、黑洞物理、量子場(chǎng)論等課程。同時(shí)參加教學(xué)研究、科普教學(xué)，開(kāi)設(shè)“從愛(ài)因斯坦到霍金的宇宙”等公選課，并在許多院校做科普?qǐng)?bào)告。主要著作有《黑洞的熱性質(zhì)與時(shí)空奇異性》（獲第十二屆中國(guó)圖書(shū)獎(jiǎng)）、《廣義相對(duì)論》、《廣義相對(duì)論基礎(chǔ)》、《黑洞與時(shí)間的性質(zhì)》、《黑洞與彎曲的時(shí)空》，以及科普類圖書(shū)《探求上帝的秘密》（獲第十一屆中國(guó)圖書(shū)獎(jiǎng)）、《物理學(xué)與人類文明十六講》、《相對(duì)論百問(wèn)》等。
目錄：
扉頁(yè)
序言
第一講愛(ài)因斯坦與物理學(xué)的革命
第二講彎曲的時(shí)空廣義相對(duì)論
第三講白矮星、中子星與黑洞
第四講霍金與黑洞
第五講膨脹的宇宙
第六講時(shí)空隧道與時(shí)間機(jī)器
第七講激動(dòng)人心的量子物理
第八講比一千個(gè)太陽(yáng)還亮
第九講點(diǎn)燃科學(xué)的朝霞
第十講神壇上下的牛頓
第十一講漫步太陽(yáng)系
第十二講時(shí)間之謎
附錄扉頁(yè)
序言
第一講愛(ài)因斯坦與物理學(xué)的革命
第二講彎曲的時(shí)空廣義相對(duì)論
第三講白矮星、中子星與黑洞
第四講霍金與黑洞
第五講膨脹的宇宙
第六講時(shí)空隧道與時(shí)間機(jī)器
第七講激動(dòng)人心的量子物理
第八講比一千個(gè)太陽(yáng)還亮
第九講點(diǎn)燃科學(xué)的朝霞
第十講神壇上下的牛頓
第十一講漫步太陽(yáng)系
第十二講時(shí)間之謎
附錄
扉頁(yè)詩(shī)句的注釋與隨想
主要參考書(shū)目
后記你想了解愛(ài)因斯坦和霍金嗎？你想了解神秘的黑洞和宇宙嗎？本書(shū)用通俗易懂的語(yǔ)言介紹了愛(ài)因斯坦的創(chuàng)新歷程和霍金不屈不撓的科學(xué)生涯。什么是雙生子佯謬？宇航員會(huì)比留在地球上的他的雙胞胎兄弟年輕嗎？怎樣理解時(shí)空彎曲？黑洞有哪些特點(diǎn)？如何理解宇宙大爆炸模型？它有哪些觀測(cè)證明？有沒(méi)有時(shí)間隧道?能不能制造時(shí)間機(jī)器使人回到自己的過(guò)去？
果殼網(wǎng)網(wǎng)友Cow作者長(zhǎng)期以來(lái)在北京師范大學(xué)開(kāi)設(shè)科普講座“從愛(ài)因斯坦到霍金的宇宙”，歷時(shí)20余載，并在一些院校和單位舉辦過(guò)不同形式的講座和公開(kāi)課，重點(diǎn)介紹物理學(xué)和天文學(xué)領(lǐng)域的科普知識(shí)、科研前沿，以及科學(xué)發(fā)現(xiàn)的曲折歷程，目的在于擴(kuò)展學(xué)生的科學(xué)視野，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
本書(shū)總結(jié)歷次講座和公開(kāi)課的核心，以演講集的方式呈現(xiàn)給讀者，內(nèi)容主要包含：愛(ài)因斯坦與相對(duì)論、彎曲的時(shí)空、黑洞、宇宙的演化、量子論的創(chuàng)建與爭(zhēng)論、原子彈與核能的和平利用、天文學(xué)的若干知識(shí)、對(duì)時(shí)間本質(zhì)的探索等等。內(nèi)中涉及一般讀者感興趣的雙生子佯謬、宇宙創(chuàng)生、時(shí)空隧道、時(shí)間機(jī)器、薛定諤貓、量子力學(xué)的多次論戰(zhàn)、黑洞的神奇性質(zhì)等問(wèn)題。
在演講集中作者力圖把科學(xué)家們作為有血有肉的人展現(xiàn)在大家面前，通過(guò)科學(xué)家千姿百態(tài)的人生經(jīng)歷和科學(xué)發(fā)現(xiàn)“山重水復(fù)”、“柳暗花明”的歷程，盡可能使讀者看到歷史的真實(shí)和鮮活的人物形象。從而了解到科學(xué)家不一定是完人，但都是創(chuàng)造歷史的偉人。
當(dāng)前中國(guó)正處在大發(fā)展、大變革的時(shí)代，年青人面前有著施展才華的無(wú)限機(jī)遇，也存在著各種無(wú)法預(yù)料的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。曾子勉勵(lì)過(guò)年青人：士不可以不弘毅，任重而道遠(yuǎn)。清代詩(shī)人趙翼也說(shuō)：江山代有才人出，各領(lǐng)風(fēng)騷數(shù)百年。
本書(shū)書(shū)名源于乾隆的一幅對(duì)聯(lián)：境自遠(yuǎn)塵皆入詠，物含妙理總堪尋。這幅對(duì)聯(lián)位于頤和園萬(wàn)壽山，銅亭附近的一座石牌坊上。
趙崢2013年初秋于北京
3、走向狹義相對(duì)論
愛(ài)因斯坦獨(dú)辟蹊徑
愛(ài)因斯坦沒(méi)有注意洛倫茲等人的工作，也沒(méi)有注意邁克耳孫實(shí)驗(yàn)，他主要抓住的是斐索實(shí)驗(yàn)與光行差實(shí)驗(yàn)的矛盾。光行差與邁克耳孫實(shí)驗(yàn)的矛盾體現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)介質(zhì)是否拖動(dòng)以太上。光行差現(xiàn)象表明，作為介質(zhì)的地球完全沒(méi)有拖動(dòng)以太；邁克耳孫實(shí)驗(yàn)則表明，似乎地球完全拖動(dòng)了附近的以太。斐索實(shí)驗(yàn)研究了流水對(duì)光速的影響，其結(jié)論是作為介質(zhì)的流水似乎部分地拖動(dòng)了以太，但又沒(méi)有完全拖動(dòng)。這也與光行差現(xiàn)象認(rèn)為運(yùn)動(dòng)介質(zhì)完全不拖動(dòng)以太的結(jié)論相沖突。愛(ài)因斯坦認(rèn)識(shí)到解決上述矛盾最簡(jiǎn)單的方法就是放棄以太理論，不承認(rèn)有以太存在。
愛(ài)因斯坦深受奧地利物理學(xué)家兼哲學(xué)家馬赫影響。他閱讀過(guò)馬赫的著作《力學(xué)史評(píng)》，在這本書(shū)中，馬赫勇敢地批判占統(tǒng)治地位的牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀，認(rèn)為根本就不存在絕對(duì)空間和絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，也不存在以太，一切運(yùn)動(dòng)都是相對(duì)的。愛(ài)因斯坦接受馬赫相對(duì)運(yùn)動(dòng)的思想，認(rèn)為觀測(cè)不到的東西都不應(yīng)該輕易相信其存在，哪個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了存在絕對(duì)空間？誰(shuí)看見(jiàn)過(guò)以太？因此以太理論和絕對(duì)空間概念都應(yīng)該放棄。他認(rèn)為伽利略變換不等于相對(duì)性原理。他考慮了①麥克斯韋電磁理論（包括真空中的光速c是常數(shù)的結(jié)論），②相對(duì)性原理與③伽利略變換之間的矛盾，認(rèn)為“麥克斯韋電磁理論”和“相對(duì)性原理”比伽利略變換更基本。他認(rèn)識(shí)到，如果既堅(jiān)持“相對(duì)性原理”又堅(jiān)持“麥克斯韋電磁理論”，就必須承認(rèn)真空中的光速在所有慣性系中都是同一個(gè)常數(shù)c，即必須承認(rèn)“光速不變”。他把“光速不變”看作一條基本原理，稱為“光速不變?cè)怼�。注意，“光速不變�(cè)怼辈皇钦f(shuō)在同一慣性系里真空中的光速處處均勻各向同性，是一個(gè)常數(shù)c，而是說(shuō)在任何慣性系中測(cè)量，真空中的光速都是同一個(gè)常數(shù)c，光速與光源相對(duì)于觀測(cè)者的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)。
愛(ài)因斯坦得出光速不變?cè)聿皇桥既坏模墙?jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的思考過(guò)程。
他在阿勞中學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)就考慮過(guò)一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)：假如一個(gè)觀測(cè)者以光速運(yùn)動(dòng)，追光，這個(gè)觀測(cè)者應(yīng)該看到一個(gè)不依賴于時(shí)間的波場(chǎng)。但是誰(shuí)都沒(méi)有見(jiàn)過(guò)這種情況。這個(gè)有趣的問(wèn)題表明，人似乎不可能追上光，光相對(duì)于觀測(cè)者似乎不會(huì)靜止，一定有運(yùn)動(dòng)速度，通常的速度迭加法則好像對(duì)光的傳播問(wèn)題不適用。這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)不時(shí)浮現(xiàn)在愛(ài)因斯坦的腦海中。
此外，愛(ài)因斯坦知道，天文望遠(yuǎn)鏡對(duì)雙星軌道的觀測(cè)，支持光速與光源運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的觀點(diǎn)。如果光速與光源運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，雙星中向著我們運(yùn)動(dòng)（趨近）的那顆星和背離我們運(yùn)動(dòng)（遠(yuǎn)離）的那顆星發(fā)出的光，飛向地球的速度將不同。這將導(dǎo)致兩顆星同時(shí)發(fā)出的光會(huì)一先一后到達(dá)我們眼中；或者說(shuō)我們同時(shí)看見(jiàn)的這兩顆星的圖像，產(chǎn)生的時(shí)間不是同一時(shí)刻。如果真是這樣，我們看到的雙星軌道應(yīng)該產(chǎn)生畸變。但天文觀測(cè)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這種畸變，雙星軌道是正常的橢圓。這支持了光速與光源運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)的看法。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)期的思考后，愛(ài)因斯坦終于解開(kāi)了這個(gè)難解之謎。他認(rèn)識(shí)到速度迭加法則并非物理學(xué)的根本原理，這個(gè)法則也不等價(jià)于“相對(duì)性原理”的數(shù)學(xué)表達(dá)。“光速的絕對(duì)性”（即光在所有慣性系中的速度都是同一個(gè)常數(shù)c）才是一條應(yīng)該堅(jiān)持的基本原理，他稱其為“光速不變?cè)怼�，并把“光速不變�(cè)怼焙汀跋鄬?duì)性原理”一起，作為自己的新理論（相對(duì)論）的基石。
愛(ài)因斯坦是在長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)思考之后，才得出這一原理的。早在他的相對(duì)論論文發(fā)表之前一年多，他就認(rèn)識(shí)到相對(duì)性原理和麥克斯韋電磁理論都是大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)的理論，都應(yīng)該堅(jiān)持。但這樣導(dǎo)致的“光速不變”結(jié)論似乎與建立在伽利略變換基礎(chǔ)上的速度迭加法則以及人們的日常觀念相矛盾，愛(ài)因斯坦覺(jué)得“這真是個(gè)難解之謎”。
1905年5月的一天，他帶著這一問(wèn)題專門拜訪了他的好友貝索（“奧林匹亞”科學(xué)院的一個(gè)成員）。經(jīng)過(guò)一下午的討論，愛(ài)因斯坦突然明白了，問(wèn)題出在“時(shí)間”上，通常的時(shí)間概念值得懷疑。“時(shí)間并不是絕對(duì)確定的，而是在時(shí)間與信號(hào)速度之間有著不可分割的聯(lián)系。有了這個(gè)概念，前面的疑難也就迎刃而解了�！彼J(rèn)識(shí)到如果堅(jiān)持把相對(duì)性原理和光速不變（即光速與觀測(cè)者相對(duì)于光源的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)）都看作公理，異地時(shí)鐘的“同時(shí)”將是一個(gè)相對(duì)的概念。5周之后，愛(ài)因斯坦開(kāi)創(chuàng)相對(duì)論的論文就寄給了雜志社。
貝索是個(gè)一事無(wú)成者的典型。他一生都在聽(tīng)課、學(xué)習(xí)，課聽(tīng)了一門又一門，書(shū)學(xué)了一本又一本。他還喜歡與別人爭(zhēng)論，反駁別人的意見(jiàn)，但從不想自己去完成一件獨(dú)立的工作。這次與愛(ài)因斯坦的討論，大大地啟發(fā)了愛(ài)因斯坦，但他自己并未搞清啟發(fā)了愛(ài)因斯坦什么。當(dāng)愛(ài)因斯坦感謝他在討論中幫助了自己時(shí)，他感到茫然。愛(ài)因斯坦在這篇?jiǎng)?chuàng)建相對(duì)論的劃時(shí)代論文的最后感謝了貝索對(duì)自己的幫助和有價(jià)值的建議。貝索十分激動(dòng)，說(shuō)“阿爾伯特，你把我?guī)нM(jìn)了歷史”。
愛(ài)因斯坦1922年在日本京都的一次演講中曾提到他與貝索的這次討論。討論使他認(rèn)識(shí)到兩個(gè)地點(diǎn)的鐘“同時(shí)”，并不像人們通常想象的那樣，是一個(gè)“絕對(duì)”的概念。物理學(xué)中的概念都必須在實(shí)驗(yàn)中可測(cè)量，“同時(shí)”這個(gè)概念也不例外。而要使“同時(shí)”的定義是可測(cè)量的，就必須對(duì)信號(hào)傳播速度事先要有一個(gè)約定。由于真空中的光速在電磁學(xué)中處于核心地位，愛(ài)因斯坦猜測(cè)應(yīng)該約定（或者說(shuō)“規(guī)定”）真空中的光速各向同性而且是一個(gè)常數(shù)，在此基礎(chǔ)上來(lái)校準(zhǔn)兩個(gè)異地的時(shí)鐘，即定義異地時(shí)間的同時(shí)。研究表明，在約定光速并承認(rèn)光速的絕對(duì)性（光速不變?cè)恚┑幕A(chǔ)上定義的“同時(shí)”將是一個(gè)相對(duì)的概念。我們看到，定義兩個(gè)地點(diǎn)的鐘同時(shí)，必須首先約定光速各向同性而且是一個(gè)常數(shù)。要在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的所有慣性系中，都用對(duì)光速的同一個(gè)約定來(lái)定義異地時(shí)鐘的“同時(shí)”，則必須假定光速是絕對(duì)的。愛(ài)因斯坦曾經(jīng)與貝索等人一起閱讀過(guò)龐加萊的《科學(xué)與假設(shè)》，該書(shū)就議論過(guò)時(shí)間測(cè)量與光速的內(nèi)在聯(lián)系。龐加萊猜測(cè)，要測(cè)量時(shí)間，要校準(zhǔn)不同地點(diǎn)的鐘，可能首先要對(duì)光速有一個(gè)約定。與貝索的討論可能使愛(ài)因斯坦想起了龐加萊的觀點(diǎn)，不過(guò)愛(ài)因斯坦未明確指出這一點(diǎn)。此外，與貝索的討論還可能再次使愛(ài)因斯坦想到了他在阿勞中學(xué)讀書(shū)時(shí)考慮過(guò)的那個(gè)思想試驗(yàn)：以光速運(yùn)動(dòng)的觀測(cè)者將看到光是不依賴于時(shí)間的波場(chǎng)，但從未有人見(jiàn)過(guò)這種情況，所以比較自然的想法是，光不可能相對(duì)任何觀測(cè)者靜止，對(duì)任何觀測(cè)者都一定作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
愛(ài)因斯坦能夠從紛亂的理論探討和實(shí)驗(yàn)資料中，認(rèn)識(shí)到應(yīng)該把光速看作絕對(duì)的，并毅然提出這一全新的觀念，是極其難能可貴的。在光速不變?cè)砗拖鄬?duì)性原理的基礎(chǔ)上,他推出了兩個(gè)慣性系之間的坐標(biāo)變換關(guān)系,這個(gè)關(guān)系就是洛倫茲等人早已得出的變換公式（1.14）。不過(guò)，愛(ài)因斯坦是在不知道洛倫茲等人的工作的情況下，獨(dú)立推出這一公式的。更重要的是，愛(ài)因斯坦對(duì)公式（1.14）的解釋與洛倫茲完全不同。洛倫茲認(rèn)為相對(duì)性原理不正確，認(rèn)為存在絕對(duì)空間（以太），變換式（1.14）中的速度v是相對(duì)于絕對(duì)空間的，因而，變換式（1.14）描述的是相對(duì)于絕對(duì)空間運(yùn)動(dòng)的慣性系與絕對(duì)空間靜止系之間的關(guān)系。愛(ài)因斯坦則認(rèn)為，相對(duì)性原理成立，不存在絕對(duì)空間，不存在以太，式（1.14）描述的是任意兩個(gè)慣性系之間的變換，v是這兩個(gè)慣性系之間的相對(duì)速度，根本與絕對(duì)空間的概念沒(méi)有關(guān)系，所以他贊同把自己的理論叫作相對(duì)論。
我們看到非常有趣的情況,相對(duì)論的最主要的公式洛倫茲變換,是洛倫茲最先給出的,但相對(duì)論的創(chuàng)始人卻不是洛倫茲而是愛(ài)因斯坦。應(yīng)該說(shuō)明,這里不存在篡奪科研成果的問(wèn)題。洛倫茲本人也認(rèn)為,相對(duì)論是愛(ài)因斯坦提出的。在一次洛倫茲主持的討論會(huì)上,他對(duì)聽(tīng)眾宣布,“現(xiàn)在,請(qǐng)愛(ài)因斯坦先生介紹他的相對(duì)論�！敝匀绱�,是因?yàn)槁鍌惼澮欢确磳?duì)相對(duì)論,他還曾與愛(ài)因斯坦?fàn)幷撨^(guò)相對(duì)論的正確性。特別有趣的是，“相對(duì)論”這個(gè)名字不是愛(ài)因斯坦起的，而是洛倫茲起的。在爭(zhēng)論中，為了區(qū)分自己的理論和愛(ài)因斯坦的理論，洛倫茲給愛(ài)因斯坦的理論起了個(gè)名字相對(duì)論。愛(ài)因斯坦覺(jué)得這個(gè)名字與自己的理論還比較相稱，于是接受了這一命名。
建立狹義相對(duì)論最困難的思想突破
一般介紹相對(duì)論的文章都非常強(qiáng)調(diào)愛(ài)因斯坦之所以能建立相對(duì)論，關(guān)鍵是他堅(jiān)持了“相對(duì)性原理”。在當(dāng)時(shí)的情況下，愛(ài)因斯坦正確地認(rèn)識(shí)到“相對(duì)性原理”是應(yīng)該堅(jiān)持的一條根本性原理，并認(rèn)識(shí)到伽利略變換并不等價(jià)于“相對(duì)性原理”，然后放棄后者而堅(jiān)持前者，的確是十分不容易的。洛倫茲和大多數(shù)物理學(xué)家都沒(méi)有認(rèn)識(shí)到“相對(duì)性原理”是最應(yīng)該堅(jiān)持的根本性原理。
但是，應(yīng)該注意到，關(guān)于運(yùn)動(dòng)相對(duì)性的觀念自古以來(lái)各國(guó)都有。到了17世紀(jì)，伽利略已經(jīng)通過(guò)對(duì)話的形式正確地給出相對(duì)性原理的基本內(nèi)容。牛頓雖然認(rèn)為存在絕對(duì)空間，同時(shí)認(rèn)為轉(zhuǎn)動(dòng)是絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，但他還是認(rèn)為各個(gè)慣性系是等價(jià)的。應(yīng)該說(shuō)，牛頓在他的理論中應(yīng)用了相對(duì)性原理。
到了1900年前后，雖然洛倫茲等人考慮放棄相對(duì)性原理，但由于馬赫對(duì)牛頓絕對(duì)時(shí)空觀的勇敢批判，深受馬赫影響的愛(ài)因斯坦還是比較容易認(rèn)識(shí)到應(yīng)該堅(jiān)持“相對(duì)性原理”的。
然而，僅僅認(rèn)識(shí)到堅(jiān)持“相對(duì)性原理”，還不足以建立相對(duì)論。龐加萊已經(jīng)正確地闡述了“相對(duì)性原理”，并認(rèn)識(shí)到了真空中的光速可能是一個(gè)常數(shù)，甚至認(rèn)識(shí)到光速可能是極限速度，但是他仍未能建立相對(duì)論。這是因?yàn)榻⑾鄬?duì)論還必須實(shí)現(xiàn)觀念上的另一個(gè)更為重要的突破：認(rèn)識(shí)到光速的絕對(duì)性，即“光速不變?cè)怼薄?br/> 愛(ài)因斯坦曾明確指出，狹義相對(duì)論與（伽利略和牛頓建立的）經(jīng)典力學(xué)都滿足相對(duì)性原理，“因此，使狹義相對(duì)論脫離經(jīng)典力學(xué)的并非相對(duì)性原理這一假設(shè)，而是光在真空中速度不變的假設(shè)。它與狹義相對(duì)性原理相結(jié)合，用眾所周知的方法推出了同時(shí)的相對(duì)性，洛倫茲變換及有關(guān)運(yùn)動(dòng)物體與運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘行為的規(guī)律。”
這就是說(shuō)，承認(rèn)相對(duì)性原理，又承認(rèn)光速絕對(duì)性，必將導(dǎo)致時(shí)間觀念發(fā)生根本變化：“同時(shí)”這個(gè)概念不再是“絕對(duì)”的，而是“相對(duì)”的了。同時(shí)的相對(duì)性與人們的日常觀念嚴(yán)重沖突，非常不易被接受。所以認(rèn)識(shí)到“光速的絕對(duì)性”，進(jìn)而認(rèn)識(shí)到“同時(shí)的相對(duì)性”，是建立相對(duì)論過(guò)程中最困難也最重要的物理思想突破。
愛(ài)因斯坦是相對(duì)論的唯一締造者
1905年前后，許多人都已接近相對(duì)論（狹義相對(duì)論）的發(fā)現(xiàn)，在愛(ài)因斯坦的論文發(fā)表之前，斐茲杰惹和洛倫茲早已提出洛倫茲收縮，佛格特、拉摩、斐茲杰惹、洛倫茲早已給出洛倫茲變換，拉摩已經(jīng)給出了運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢的公式，洛倫茲已經(jīng)給出了質(zhì)量公式（1.6），龐加萊已經(jīng)正確地闡述了相對(duì)性原理，并推測(cè)真空中的光速可能是常數(shù)，而且可能是極限速度。此外，在一些特殊的情況下，質(zhì)能關(guān)系式也已有人探討。
但是，提出“光速不變?cè)怼钡娜耸菒?ài)因斯坦，而不是其他人。正是“光速不變?cè)怼�，而不是“相�?duì)性原理”，形成了相對(duì)論與經(jīng)典力學(xué)的分水嶺。另一方面，只有愛(ài)因斯坦拋棄了以太理論，從而徹底拋棄了“絕對(duì)空間”，因而最徹底地堅(jiān)持了“相對(duì)性原理”。而且首先正確闡述相對(duì)論，認(rèn)識(shí)到它是一個(gè)時(shí)空理論，并給出完整理論體系和幾乎全部結(jié)論的也是愛(ài)因斯坦，而不是別人。所以說(shuō)，愛(ài)因斯坦是相對(duì)論的唯一發(fā)現(xiàn)者。
事實(shí)上，在相對(duì)論發(fā)表之后，洛倫茲和龐加萊都曾反對(duì)它。洛倫茲后來(lái)接受了相對(duì)論，龐加萊則至死都未發(fā)表過(guò)贊同相對(duì)論的言論。
洛倫茲抱住絕對(duì)空間和以太概念不放，甚至主張放棄相對(duì)性原理。龐加萊雖然堅(jiān)持相對(duì)性原理，主張放棄絕對(duì)空間，但他沒(méi)有放棄“以太”。而承認(rèn)“以太”實(shí)質(zhì)上還是承認(rèn)絕對(duì)空間的存在。
有一點(diǎn)需要解釋一下。在相對(duì)論誕生之前，龐加萊于1900年在《時(shí)間的度量》一文中曾經(jīng)談到：“光具有不變的速度，尤其是，光速在所有方向都是相同的。這是一個(gè)公設(shè)，沒(méi)有這個(gè)公設(shè)，便不能試圖度量光速�！边@句話中“光具有不變的速度”，似乎是指“光速不變?cè)怼薄５珡纳舷挛目�，龐加萊這句話是針對(duì)測(cè)量光速說(shuō)的。眾所周知，測(cè)量光速并不需要“光速不變?cè)怼�，但需要用“光速各向同性而且是一個(gè)常數(shù)”這一約定。他在這里強(qiáng)調(diào)的是同一個(gè)參考系中光速是點(diǎn)點(diǎn)均勻且各向同性的，即光速是一個(gè)常數(shù)c。而“光速不變?cè)怼敝傅牟皇沁@一點(diǎn)，而是指光速在不同慣性系中相同。龐加萊從來(lái)沒(méi)有在任何一個(gè)地方明確指出過(guò)“不同慣性系中的光速相同”。而且，承認(rèn)“光速不變?cè)怼本蛯⒅苯訉?dǎo)致“同時(shí)相對(duì)性”的概念，龐加萊也沒(méi)有在任何地方談到過(guò)“同時(shí)的相對(duì)性”。因此不能依據(jù)這句話，認(rèn)為龐加萊在相對(duì)論發(fā)表之前就已認(rèn)識(shí)到了“光速不變?cè)怼薄?br/> 1900年前后，龐加萊已是一位舉世聞名的數(shù)學(xué)大師，愛(ài)因斯坦不過(guò)是一名初出茅廬的青年學(xué)者。龐加萊為相對(duì)論的誕生做了許多重要的基礎(chǔ)性工作。他正確指出時(shí)間的測(cè)量依賴于對(duì)信號(hào)傳播速度的約定。具體來(lái)說(shuō)就是他認(rèn)為“測(cè)量時(shí)間”需要首先“約定”（或者說(shuō)“規(guī)定”）光速，他建議約定真空中的光速各向同性而且是一個(gè)常數(shù)。龐加萊正確地闡述了相對(duì)性原理，指出了洛倫茲理論的不足。一些學(xué)者認(rèn)為相對(duì)論應(yīng)是龐加萊與愛(ài)因斯坦共同創(chuàng)建的。
愛(ài)因斯坦與龐加萊只在學(xué)術(shù)會(huì)議上見(jiàn)過(guò)一次面。青年愛(ài)因斯坦當(dāng)時(shí)非常渴望龐加萊支持相對(duì)論。那次會(huì)面回來(lái)后，愛(ài)因斯坦很沮喪，告訴他的朋友：“龐加萊根本不懂相對(duì)論�！笔聦�(shí)上，龐加萊直到去世也未發(fā)表過(guò)贊同“相對(duì)論”的意見(jiàn)。
龐加萊對(duì)愛(ài)因斯坦的評(píng)價(jià)不十分高。他去世前不久，應(yīng)蘇黎世工業(yè)大學(xué)的邀請(qǐng)，對(duì)愛(ài)因斯坦申請(qǐng)教授位置發(fā)表了以下意見(jiàn)：“愛(ài)因斯坦先生是我所知道的最有創(chuàng)造思想的人物之一，盡管他還很年輕，但已經(jīng)在當(dāng)代第一流科學(xué)家中享有崇高的地位�！贿^(guò)，我想說(shuō)，并不是他的所有期待都能在實(shí)驗(yàn)可能的時(shí)候經(jīng)得住檢驗(yàn)。相反，因?yàn)樗诓煌较蛏厦�，我們�?yīng)該想到他所走的路，大多數(shù)都是死胡同；不過(guò)，我們同時(shí)也應(yīng)該希望，他所指出的方向中會(huì)有一個(gè)是正確的，這就足夠了�！焙髞�(lái)的研究表明，歷史與這位數(shù)學(xué)大師開(kāi)了一個(gè)極大的玩笑：愛(ài)因斯坦在1905年指出的所有方向都是正確的。
楊振寧教授指出，洛倫茲與龐加萊都曾非常接近相對(duì)論的發(fā)現(xiàn)。但是洛倫茲只有近距離的眼光，沒(méi)有遠(yuǎn)距離的眼光，他只重視實(shí)驗(yàn)與觀測(cè)，缺乏哲學(xué)思考；龐加萊只有遠(yuǎn)距離的眼光，缺乏近距離的眼光，他只重視數(shù)學(xué)和哲學(xué)思考，但忽視實(shí)驗(yàn)與觀測(cè)。愛(ài)因斯坦既有近距離眼光，又有遠(yuǎn)距離眼光，既重視實(shí)驗(yàn)與觀測(cè)，又重視哲學(xué)思考。最終，洛倫茲與龐加萊都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)相對(duì)論，只有愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)了它。
不過(guò)，愛(ài)因斯坦也承認(rèn)許多人已經(jīng)接近了狹義相對(duì)論的發(fā)現(xiàn)。他后來(lái)說(shuō)：“如果我不發(fā)現(xiàn)狹義相對(duì)論，5年之內(nèi)就會(huì)有人發(fā)現(xiàn)�！�
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