实际的应用

在这些讲义里面，我更关注的是新的理论观点，而不怎么关心它们对推动科学进步的实际重要性。但是，若只是涉及那些基本概念，其缺点就是容易留下这个印象，即新物理学太过“不着边际”。那完全不对，相对论在它所适用的实际问题里是很有效的。在此，我只能考虑很基础的问题，这些问题对新理论在先进科学研究中的力量很难公平对待，举两个例子就足够了。

一、通常一直认为星球受阻于它们自身辐射的回压而降低速度，按照这个观点，由于星球向前运动，所放出的辐射更多地堆积在星球前方，后方的辐射很稀薄。由于辐射施加压力，前表面受到的压力将超过后表面所受的压力，因此，就产生了阻止星球的力，倾向于使星球逐渐静止。在星系运动的研究中，这种效果可以说是极其重要的，表明平均来说，古老的星球必然要比年轻的星球的速度低些——这一结论与观察结果相反。

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但是根据相对论，所谓“达到静止”没有任何意义，相对于一个体系速度的减少即是相对于另一个体系速度的增加。星球既不会达到绝对的速度，也不会达到绝对的静止，因此，这种说法可以作为谬误当即摒弃。

二、放射性物质所发射出的β粒子，是以不比光速低多少的速度运动的。实验表明，这种高速运动的电子的质量比静止电子的质量高得多。相对论预言了这种质量增加，并给出了质量依赖于速度的公式。质量增加的唯一原因在于，根据定义，质量是依赖于相对长度和时间相对量这一事实的。

我们以它自身的观点来看β粒子，它是一个与任何其他电子都没有可见的差异的普通电子，但它是以非常高的速度在运动吗？那电子说：“不，那是你的观点。我惊愕地想象你们以每秒100000英里的巨大速度从我边上呼啸而过，我想知道运动这么快是个什么感觉，但这不是我的事。”所以，在静止中沾沾自喜地考虑自身的β粒子毫不注意我们的行动，而对其自身安排了通常的质量、半径及电荷，这个质量正是一个电子的标准质量9×10-28克。但质量和半径都是相对量，对此情形，它们的参照系显然就是适用于沉迷在自我想象的电子的坐标系，即电子处于静止状态的坐标系，但当我们说到质量时，我们是相对于我们处于静止状态的坐标系。通过四维世界的几何关系，我们能够得到两个不同坐标系下质量变化的公式，它是长度和时间计算变化的结果。我们实际上发现，质量增加和长度缩短具有相同的比例（菲茨杰拉德因子），我们观察到的电子质量增加，是由于从电子自身的坐标系和我们自身的坐标系之间计算的变化导致的。

所有的电子按照它们的观点都相似，明显的差异来自于将它们整合到我们的参考系，而我们的参考系与它们的结构无关。我们对它们质量的计算值要高于它们自己的计算值，这个计算值随着我们各自的坐标系的不同——即我们之间的相对速度不同而增加。

我们列举这些结果，并非表明或确定相对论的真实性，而是为了说明相对论的应用，这些结果可从麦克斯韦的经典电磁理论结合有关电子表面所处条件的特定假设（在第二问题里）导出。但是要认识新理论（相对论）的长处，我们不仅必须要考察应该能推导出什么，还必须考察所推导出来的是什么。历史的事实是第一个问题，经典理论的结论是错误的，一个重要的补偿因子给漏掉了，关于第二个问题的结论（在经过许多错误后）在数学上是完全正确的。但因为那个结果是从电子的电磁方程式推导出的，由此可以设想该结果依赖于电子是一个电子结构这一事实。据信理论结果与观测结果一致，由此证实了有关电子是纯粹的电结构而不是任何其他东西的假设。上述处理，我们并没有参考电子的任何电性质，业已发现这个现象是唯一的由于质量的相对性所产生的，因此，尽管存在其他一些好的理由使得我们相信，一个电子仅由负电组成，但它们都无以提供质量随速度增加的证据。