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8磁场中的以太状态研究（第1页）

爱因斯坦8磁场中的以太状态研究

19世纪末，也即1895年夏天，16岁的爱因斯坦以《磁场中的以太状态研究》的理论文章介入了以太和磁场的研究领域，这是爱因斯坦人生中第一篇理论物理学论文，由14个段落组成，它引用了朱尔·维奥勒的三大卷高等物理学教科书上的一些观点，并选取了科普杂志上海因里希·鲁道夫·赫兹发现电磁波实验的一些报道。

在自己人生的第一篇理论物理学论文中，爱因斯坦采纳了以太的机械模型之一，将以太视为一种普通的弹性介质，从以下几个角度进行了论证：

1、磁场的能量是以太的弹性势能，因此，磁场的存在对应于以太中的应力变化。

2、弹性介质内的波速正比于应力与质量密度之比的平方根。

3、忽略弹性介质即以太质量密度的微小变化，则弹性介质内的波速即光速正比于应力的平方根。（注：假定变化微小的因素为定值是所有牛叉理论构建过程中的共性）

结论：通过测定以太中的波速即光速在磁场中的变化可以来推算磁场所对应的应力变化，并研究这种应力变化与磁场大小的关系。

爱因斯坦人生中第一篇理论文章既采用了特定的以太模型，又假定了以太中的光速（相当于如今所说的真空中的光速）可变，从科学角度讲是错误的——哪怕在当时也并不正确。爱因斯坦采用的将以太视为普通弹性介质的特定模型即使在当时也已有些过时了，而他将磁场能量视为以太弹性势能的“理论”，也是落伍的，当时物理学前沿已将磁场能量视为动能。

不过爱因斯坦人生第一篇理论文章的价值本就不在于其原始目标是否达成，通常那也是达不成的，而在于它是爱因斯坦早期思维的呈现，对于追溯爱因斯坦当时的知识背景也很有价值。在爱因斯坦这篇理论文章中，我们可以看到，他当时已接触到了某些特定的以太模型，并将之作为了自己思考电磁现象的框架。从这篇文章提到的若干概念——比如双折射、赫兹实验、偏振等，则可以看出他当时对光学和电磁理论已有过不少涉猎，已知道光是一种电磁波。不过另一方面，这篇文章认为以太中的光速可变，因此才会提出通过测定光速变化来推算应力变化，这跟麦克斯韦电磁理论是不相符的，被认为显示了爱因斯坦当时对麦克斯韦电磁理论缺乏了解，但这也不足为奇，因为麦克斯韦电磁理论甚至在当时某些大学的电磁学课程中都尚未成为标准内容，而此时16岁的爱因斯坦只是一个中学肄业生而已。

除知识背景外，这篇文章对于追溯爱因斯坦智力发展的其他方面也不无裨益。在这篇文章的开篇爱因斯坦提到除单纯的思考外，完全缺乏能让自己更加深入探究这一主题的资料，愿感兴趣的读者的宽容与自己呈献这篇文字时的谦卑心情相匹配。这些话不仅仅是谦逊，也是一种诚实的自我评估。比如爱因斯坦自白说完全缺乏能让自己更加深入探究这一主题的资料就说得很实在，因为从爱因斯坦对赫兹实验有所涉猎，却对作为赫兹实验理论基础的麦克斯韦电磁理论缺乏了解，认为以太中的光速（相当于如今所说的真空中的光速）可变，就能看出他对光学和电磁理论的了解尚不系统，很有可能正是因为“完全缺乏能让我更加深入探究这一主题的资料”。

《磁场中的以太状态研究》写出后，爱因斯坦将文章寄给了在比利时经商的舅舅凯撒·科赫，在所有亲戚当中，凯撒·科赫与爱因斯坦关系尤其好，凯撒·科赫是爱因斯坦非常喜爱的长辈——若将喜爱程度与交往时间综合考虑的话，甚至说是“最喜爱”的长辈也并不夸张。成名后的爱因斯坦在欧洲旅行时，常顺道或绕道去比利时拜访科赫，哪怕在爱因斯坦远赴美国定居之后，双方——乃至双方家庭——依然维持着富有感情的书信往来，直至87岁的凯撒·科赫于1941年去世。1895年夏，爱因斯坦将自己第一篇理论文章寄给凯撒·科赫的同时附上了一封信：

“亲爱的舅舅：

虽然我们已经很久没有见面了，而且也有一段日子没有通信了，但您却一点儿也不怪罪我的懒惰，并仍对我的那些极不起眼的工作表示很关心，这令我非常高兴。

今天我给您寄去了我最近的一篇文章。之前，我总是犹豫着要不要寄给您，因为这篇文章的问题太专业了，而且显得有些幼稚，加上我认为还没有把它弄到最完善的地步。现在，我决定把它寄给您，即使您一个字也不愿意看，我也不会生气。不过，您必须赞成我的大胆尝试。我的父母是很少写信的，至少我克服了这个懒惰的习惯了……

我估计，您已经得知，我将要到苏黎世去上联邦理工学院了。可是这件事并不是马上就能实现的，因为我的年龄还不到，至少还要再等两年。

情况到底怎么样，我会在下次写信的时候再告诉您。

代我向您的全家问好，包括亲爱的舅母，以及我那些聪明可爱的表弟表妹们。

您的阿尔伯特”

爱因斯坦8磁场中的以太状态研究

19世纪末，也即1895年夏天，16岁的爱因斯坦以《磁场中的以太状态研究》的理论文章介入了以太和磁场的研究领域，这是爱因斯坦人生中第一篇理论物理学论文，由14个段落组成，它引用了朱尔·维奥勒的三大卷高等物理学教科书上的一些观点，并选取了科普杂志上海因里希·鲁道夫·赫兹发现电磁波实验的一些报道。

在自己人生的第一篇理论物理学论文中，爱因斯坦采纳了以太的机械模型之一，将以太视为一种普通的弹性介质，从以下几个角度进行了论证：

1、磁场的能量是以太的弹性势能，因此，磁场的存在对应于以太中的应力变化。

2、弹性介质内的波速正比于应力与质量密度之比的平方根。

3、忽略弹性介质即以太质量密度的微小变化，则弹性介质内的波速即光速正比于应力的平方根。（注：假定变化微小的因素为定值是所有牛叉理论构建过程中的共性）

结论：通过测定以太中的波速即光速在磁场中的变化可以来推算磁场所对应的应力变化，并研究这种应力变化与磁场大小的关系。

爱因斯坦人生中第一篇理论文章既采用了特定的以太模型，又假定了以太中的光速（相当于如今所说的真空中的光速）可变，从科学角度讲是错误的——哪怕在当时也并不正确。爱因斯坦采用的将以太视为普通弹性介质的特定模型即使在当时也已有些过时了，而他将磁场能量视为以太弹性势能的“理论”，也是落伍的，当时物理学前沿已将磁场能量视为动能。

不过爱因斯坦人生第一篇理论文章的价值本就不在于其原始目标是否达成，通常那也是达不成的，而在于它是爱因斯坦早期思维的呈现，对于追溯爱因斯坦当时的知识背景也很有价值。在爱因斯坦这篇理论文章中，我们可以看到，他当时已接触到了某些特定的以太模型，并将之作为了自己思考电磁现象的框架。从这篇文章提到的若干概念——比如双折射、赫兹实验、偏振等，则可以看出他当时对光学和电磁理论已有过不少涉猎，已知道光是一种电磁波。不过另一方面，这篇文章认为以太中的光速可变，因此才会提出通过测定光速变化来推算应力变化，这跟麦克斯韦电磁理论是不相符的，被认为显示了爱因斯坦当时对麦克斯韦电磁理论缺乏了解，但这也不足为奇，因为麦克斯韦电磁理论甚至在当时某些大学的电磁学课程中都尚未成为标准内容，而此时16岁的爱因斯坦只是一个中学肄业生而已。

除知识背景外，这篇文章对于追溯爱因斯坦智力发展的其他方面也不无裨益。在这篇文章的开篇爱因斯坦提到除单纯的思考外，完全缺乏能让自己更加深入探究这一主题的资料，愿感兴趣的读者的宽容与自己呈献这篇文字时的谦卑心情相匹配。这些话不仅仅是谦逊，也是一种诚实的自我评估。比如爱因斯坦自白说完全缺乏能让自己更加深入探究这一主题的资料就说得很实在，因为从爱因斯坦对赫兹实验有所涉猎，却对作为赫兹实验理论基础的麦克斯韦电磁理论缺乏了解，认为以太中的光速（相当于如今所说的真空中的光速）可变，就能看出他对光学和电磁理论的了解尚不系统，很有可能正是因为“完全缺乏能让我更加深入探究这一主题的资料”。

《磁场中的以太状态研究》写出后，爱因斯坦将文章寄给了在比利时经商的舅舅凯撒·科赫，在所有亲戚当中，凯撒·科赫与爱因斯坦关系尤其好，凯撒·科赫是爱因斯坦非常喜爱的长辈——若将喜爱程度与交往时间综合考虑的话，甚至说是“最喜爱”的长辈也并不夸张。成名后的爱因斯坦在欧洲旅行时，常顺道或绕道去比利时拜访科赫，哪怕在爱因斯坦远赴美国定居之后，双方——乃至双方家庭——依然维持着富有感情的书信往来，直至87岁的凯撒·科赫于1941年去世。1895年夏，爱因斯坦将自己第一篇理论文章寄给凯撒·科赫的同时附上了一封信：

“亲爱的舅舅：

虽然我们已经很久没有见面了，而且也有一段日子没有通信了，但您却一点儿也不怪罪我的懒惰，并仍对我的那些极不起眼的工作表示很关心，这令我非常高兴。

今天我给您寄去了我最近的一篇文章。之前，我总是犹豫着要不要寄给您，因为这篇文章的问题太专业了，而且显得有些幼稚，加上我认为还没有把它弄到最完善的地步。现在，我决定把它寄给您，即使您一个字也不愿意看，我也不会生气。不过，您必须赞成我的大胆尝试。我的父母是很少写信的，至少我克服了这个懒惰的习惯了……

我估计，您已经得知，我将要到苏黎世去上联邦理工学院了。可是这件事并不是马上就能实现的，因为我的年龄还不到，至少还要再等两年。

情况到底怎么样，我会在下次写信的时候再告诉您。

代我向您的全家问好，包括亲爱的舅母，以及我那些聪明可爱的表弟表妹们。

您的阿尔伯特”