爱因斯坦74论相对性原理所要求的能量的惯性研究背景
爱因斯坦74论相对性原理所要求的能量的惯性研究背景
继1905年9月27日质能方程论文《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》和1906年5月17日质能方程第二论文《重心运动的守恒原理及能量的惯性》后，1907年5月14日，《物理学年鉴》收到了爱因斯坦第三篇论述质能方程的论文，题为《论相对性原理所要求的能量的惯性》。
在这篇论文中，爱因斯坦从带电刚体运动能量的角度考察了质能方程成立的有效性，而在研究背景部分，爱因斯坦也做了略显繁琐的阐述论证。首先，爱因斯坦阐述了质能方程第一论文的研究成果：
“相对性原理同麦克斯韦方程的结合，导致这样的结论：一个物体的惯性以一种完全确定的公式随它所含的能量增加或减少。这就是说，如果人们观察一个物体，它从两个相反方向发射一定量的辐射能，而且人们从两个坐标系考察这一过程。这两个坐标系彼此相对做匀速运动，其中一个相对于物体是静止的，如果人们把能量原理应用于——相对于两个坐标系——这一过程，人们就得到这样的结果：物体中的能量增加△E一定总是对应于质量增加△E/V2，这里V是指光速。
（注：这段简述的就是1905年9月27日质能方程论文《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》的研究思路和结果。）”
其次，爱因斯坦表示质能方程论文的研究案例是个特例，其结果质能方程有效性的推广需要更加广泛的研究和论断，而质能方程第二论文是朝质能方程有效性推广迈出的第一步：
“这里所讨论的特例必然要求做出这样一种非常普遍的假设(关于惯性依赖于能量的假设)（注：即质能方程E=mc2），这种状况要求以更普遍的方式考察这个假设的必然性和正确性（注：以特例考察出的结果未必是普遍真理，虽然也有很多以特例得出的结论来说事的案例）。
特别要提出这样的问题：是否有其他的特例导致的结论同上述特例的结论不相容？（注：爱因斯坦心里当然认为都相容，质能方程是正确的。）
在这方面，我在去年所走的第一步是：指明了上述假设解决了电动力学和重心运动守恒原理之间的矛盾(至少就取一次幂的项而言是如此)（注：指1906年5月17日质能方程第二论文《重心运动的守恒原理及能量的惯性》）。”
然后，爱因斯坦又谦虚了一下，评述目前的狭义相对论还不是完备的体系，所以暂时只能做做特例分析：
“对所提问题（注：质能方程的普遍有效性）现在还不可能做这样普遍的回答，因为我们还没有一个适合于相对性原理的完备的世界观。也就是说，我们必须把我们自己限制于我们现在能够处理的一些特例，而没有来自相对论性电动力学现点的独断性。”
接着，爱因斯坦给出了自己质能方程第三论文研究的特例为刚性地带电的物体和许多匀动质点组成的体系：
“我们将要考察两个这样的例子：在第一个例子中，我们将考察其惯性质量的体系是由一个刚性的、刚性地带电的物体所构成；而在第二个例子中，它是由许多匀动质点所组成，这些质点之间彼此都不施加任何力。”
正常来说，爱因斯坦可以进入正文阐述了，不过这次还早点，在正文正式展开之前，爱因斯坦这次又啰嗦了好几段，首先是拜普朗克所赐，当然，爱因斯坦自己也没少兴风作浪，极力推广黑体辐射、光电效应、固体比热容等领域的量子论，貌似打击了经典电动力学的权威性，而爱因斯坦狭义相对论以经典电动力学的麦克斯韦方程组为依托，其可靠性是否也得降降了，针对这种质疑，爱因斯坦在这篇论文中做了答辩，首先是对自己过去这段时间功绩的再次陈述：
“在我开始研究之前，我必须在这里插入对关于空虚空间的麦克斯韦方程的大概的有效范围做一评论，从而对一种自然会提出的反对意见作出反应。在以前的一些论文中，我曾指出我们现今的电力学世界观不适合于说明辐射的熵的特性和支配辐射的发射和吸收的定律（注：光量子论文）以及那些支配比热容的定律（注：固体比热容量子化论文）；
更确切地说，在我看来，似乎有必要假设任何周期过程的本性是这样的，即能量的变换只能以某个有限大小的量(光量子)来进行，也就是说，在实际上可能过程的多重性小于按照我们现在的理论观点认为是可能过程的多重性（注：经典物理学的连续性被量子论的间断性所取代）。
特别是，我们必须这样来设想辐射过程，在一空间区域内，瞬时电磁状态是被有限数目的量完全地决定的（注：爱因斯坦的固体比热容量子化论文《普朗克的辐射理论和比热容理论》中推导普朗克辐射公式时的量子化设定）——同辐射的矢量理论相反。”
复述完自己最近的丰硕业绩后，爱因斯坦给出了“但是”的说法，但是，上面的丰功伟绩不影响狭义相对论的正确，因为他不涉及上述功绩质疑的具体领域，狭义相对论引用的经典电动力学的麦克斯韦方程等还是有效的：
“但是，只要我们还不具有对应于所述要求的图像（注：狭义相对论起码暂时没涉及熵、辐射、量子和固体比热容），那么，对于一切不涉及熵关系或基元小能量的变换的问题，很自然，可以利用现在流行的理论（注：狭义相对论的理论基础很牢固），而不用害怕我们将因此得到不正确的结果（注：狭义相对论的结论很靠谱）。我将利用下列想象的例子，来最形象地说明我怎样地看待有关这些问题的现状（注：以下还要列案例来证明狭义相对论立论基础牢固和结论靠谱）。”
爱因斯坦拿来给狭义相对论背书的案例是没有分子运动论之前，应用经典热力学大家依然得出了关于布朗运动的某些正确结论，so，以此推之，狭义相对论目前的结论也是相当正确的：
“让我们设想热的分子运动学理论还没有被提出，但已以完全的确定性证明了布朗运动(悬浮在水中的粒子的运动)不是由于任何外部供应的能量而运动，而且明确地认识到，这些运动不能借助于力学和热力学来加以说明。在这样一种情况下，人们会正确地做出结论说，理论原理的根本性变化必定会发生（注：经典力学和热力学有问题，要更正了）。
尽管如此，没有人会害怕应用力学和热力学的基本方程来处理同小空间区域中的瞬时状态有关的问题（注：人们对拿有问题的经典力学和热力学来处理有问题的领域毫不难为情，还得出了正确结论）。在这个意义上，按照我的意见，我们可以满怀信心地把我们的考虑建筑在麦克斯韦方程的基础之上（注：类比经典力学和热力学，现在的狭义相对论拿经典电动力学的麦克斯韦方程说事也没啥不可以）。”
做完质疑狭义相对论基础不牢固的答辩后，爱因斯坦以自己的研究思路新颖，独树一格、十分别致为由说明自己并不需要引用别人或许已经涉及的相关论题的论文而结束了研究背景的阐述：
“在我看来，在事物的本性方面，其他的作者可能已经阐明了我将要说的部分内容。可是，想到所考察的问题在这里将用一种新的观点来加以探讨，我感到我可以被允许不做文献的综述(这对我来说是十分麻烦的事)，特别是因为有充分理由去希望这个缺陷可以由其他的作者来弥补就像普朗克先生和考夫曼先生值得感谢地为我的第一篇有关相对性原理的论文所做的那样。”
以上就是质能方程第三论文《论相对性原理所要求的能量的惯性》最开始的研究背景和研究目的部分，接下来就是正文的阐述了。
继1905年9月27日质能方程论文《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》和1906年5月17日质能方程第二论文《重心运动的守恒原理及能量的惯性》后，1907年5月14日，《物理学年鉴》收到了爱因斯坦第三篇论述质能方程的论文，题为《论相对性原理所要求的能量的惯性》。
在这篇论文中，爱因斯坦从带电刚体运动能量的角度考察了质能方程成立的有效性，而在研究背景部分，爱因斯坦也做了略显繁琐的阐述论证。首先，爱因斯坦阐述了质能方程第一论文的研究成果：
“相对性原理同麦克斯韦方程的结合，导致这样的结论：一个物体的惯性以一种完全确定的公式随它所含的能量增加或减少。这就是说，如果人们观察一个物体，它从两个相反方向发射一定量的辐射能，而且人们从两个坐标系考察这一过程。这两个坐标系彼此相对做匀速运动，其中一个相对于物体是静止的，如果人们把能量原理应用于——相对于两个坐标系——这一过程，人们就得到这样的结果：物体中的能量增加△E一定总是对应于质量增加△E/V2，这里V是指光速。
（注：这段简述的就是1905年9月27日质能方程论文《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》的研究思路和结果。）”
其次，爱因斯坦表示质能方程论文的研究案例是个特例，其结果质能方程有效性的推广需要更加广泛的研究和论断，而质能方程第二论文是朝质能方程有效性推广迈出的第一步：
“这里所讨论的特例必然要求做出这样一种非常普遍的假设(关于惯性依赖于能量的假设)（注：即质能方程E=mc2），这种状况要求以更普遍的方式考察这个假设的必然性和正确性（注：以特例考察出的结果未必是普遍真理，虽然也有很多以特例得出的结论来说事的案例）。
特别要提出这样的问题：是否有其他的特例导致的结论同上述特例的结论不相容？（注：爱因斯坦心里当然认为都相容，质能方程是正确的。）
在这方面，我在去年所走的第一步是：指明了上述假设解决了电动力学和重心运动守恒原理之间的矛盾(至少就取一次幂的项而言是如此)（注：指1906年5月17日质能方程第二论文《重心运动的守恒原理及能量的惯性》）。”
然后，爱因斯坦又谦虚了一下，评述目前的狭义相对论还不是完备的体系，所以暂时只能做做特例分析：
“对所提问题（注：质能方程的普遍有效性）现在还不可能做这样普遍的回答，因为我们还没有一个适合于相对性原理的完备的世界观。也就是说，我们必须把我们自己限制于我们现在能够处理的一些特例，而没有来自相对论性电动力学现点的独断性。”
接着，爱因斯坦给出了自己质能方程第三论文研究的特例为刚性地带电的物体和许多匀动质点组成的体系：
“我们将要考察两个这样的例子：在第一个例子中，我们将考察其惯性质量的体系是由一个刚性的、刚性地带电的物体所构成；而在第二个例子中，它是由许多匀动质点所组成，这些质点之间彼此都不施加任何力。”
正常来说，爱因斯坦可以进入正文阐述了，不过这次还早点，在正文正式展开之前，爱因斯坦这次又啰嗦了好几段，首先是拜普朗克所赐，当然，爱因斯坦自己也没少兴风作浪，极力推广黑体辐射、光电效应、固体比热容等领域的量子论，貌似打击了经典电动力学的权威性，而爱因斯坦狭义相对论以经典电动力学的麦克斯韦方程组为依托，其可靠性是否也得降降了，针对这种质疑，爱因斯坦在这篇论文中做了答辩，首先是对自己过去这段时间功绩的再次陈述：
“在我开始研究之前，我必须在这里插入对关于空虚空间的麦克斯韦方程的大概的有效范围做一评论，从而对一种自然会提出的反对意见作出反应。在以前的一些论文中，我曾指出我们现今的电力学世界观不适合于说明辐射的熵的特性和支配辐射的发射和吸收的定律（注：光量子论文）以及那些支配比热容的定律（注：固体比热容量子化论文）；
更确切地说，在我看来，似乎有必要假设任何周期过程的本性是这样的，即能量的变换只能以某个有限大小的量(光量子)来进行，也就是说，在实际上可能过程的多重性小于按照我们现在的理论观点认为是可能过程的多重性（注：经典物理学的连续性被量子论的间断性所取代）。
特别是，我们必须这样来设想辐射过程，在一空间区域内，瞬时电磁状态是被有限数目的量完全地决定的（注：爱因斯坦的固体比热容量子化论文《普朗克的辐射理论和比热容理论》中推导普朗克辐射公式时的量子化设定）——同辐射的矢量理论相反。”
复述完自己最近的丰硕业绩后，爱因斯坦给出了“但是”的说法，但是，上面的丰功伟绩不影响狭义相对论的正确，因为他不涉及上述功绩质疑的具体领域，狭义相对论引用的经典电动力学的麦克斯韦方程等还是有效的：
“但是，只要我们还不具有对应于所述要求的图像（注：狭义相对论起码暂时没涉及熵、辐射、量子和固体比热容），那么，对于一切不涉及熵关系或基元小能量的变换的问题，很自然，可以利用现在流行的理论（注：狭义相对论的理论基础很牢固），而不用害怕我们将因此得到不正确的结果（注：狭义相对论的结论很靠谱）。我将利用下列想象的例子，来最形象地说明我怎样地看待有关这些问题的现状（注：以下还要列案例来证明狭义相对论立论基础牢固和结论靠谱）。”
爱因斯坦拿来给狭义相对论背书的案例是没有分子运动论之前，应用经典热力学大家依然得出了关于布朗运动的某些正确结论，so，以此推之，狭义相对论目前的结论也是相当正确的：
“让我们设想热的分子运动学理论还没有被提出，但已以完全的确定性证明了布朗运动(悬浮在水中的粒子的运动)不是由于任何外部供应的能量而运动，而且明确地认识到，这些运动不能借助于力学和热力学来加以说明。在这样一种情况下，人们会正确地做出结论说，理论原理的根本性变化必定会发生（注：经典力学和热力学有问题，要更正了）。
尽管如此，没有人会害怕应用力学和热力学的基本方程来处理同小空间区域中的瞬时状态有关的问题（注：人们对拿有问题的经典力学和热力学来处理有问题的领域毫不难为情，还得出了正确结论）。在这个意义上，按照我的意见，我们可以满怀信心地把我们的考虑建筑在麦克斯韦方程的基础之上（注：类比经典力学和热力学，现在的狭义相对论拿经典电动力学的麦克斯韦方程说事也没啥不可以）。”
做完质疑狭义相对论基础不牢固的答辩后，爱因斯坦以自己的研究思路新颖，独树一格、十分别致为由说明自己并不需要引用别人或许已经涉及的相关论题的论文而结束了研究背景的阐述：
“在我看来，在事物的本性方面，其他的作者可能已经阐明了我将要说的部分内容。可是，想到所考察的问题在这里将用一种新的观点来加以探讨，我感到我可以被允许不做文献的综述(这对我来说是十分麻烦的事)，特别是因为有充分理由去希望这个缺陷可以由其他的作者来弥补就像普朗克先生和考夫曼先生值得感谢地为我的第一篇有关相对性原理的论文所做的那样。”
以上就是质能方程第三论文《论相对性原理所要求的能量的惯性》最开始的研究背景和研究目的部分，接下来就是正文的阐述了。
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