1905年,愛因斯坦的狹義相對論宣判了機械自然觀的死刑,這是自然科學史上的一次大變革,也是辯證法在物理學基礎中的勝利。它把牛頓經典運動定律中所說的那種關於時間和運動的形而上學的機械觀點提高到辯證法的高度。牛頓定律是速度遠遠小於光速的極限定律。牛頓的形而上學觀點方法,儘管是當時所公認的定律,但是由於物理學的發展,碰到了無法逾越的鴻溝。愛因斯坦運用辯證思維的衝擊力量摧毀這些障礙,併為物理學的進一步發展開闢了道路。在愛因斯坦以前,雖然有其他一些研究家確實已經採用形式數學的方法解決了運動物體的電動力學問題,然而愛因斯坦的功績仍是不可低估的。
只有個別物理學家能夠當即把愛因斯坦的理論看作是一個天才的發現。當時著名的理論家中,普朗克首先稱讚愛因斯坦的《論動體電動力學》一文具有劃時代的意義。普朗克在一次演講中說:愛因斯坦時空觀的“勇敢精神的確超乎自然科學研究和哲學認識論上至今所取得的一切大膽成果”。確實有不少著名的專家,在很長一段時間裡,對愛因斯坦的學說抱懷疑態度,其中尤以實驗研究家居多。
有意思的是,曾在聯邦工業大學任教做過愛因斯坦老師的數學家明可夫斯基,卻是相對論的熱烈擁護者。當年愛因斯坦經常逃課,明可夫斯基罵他“懶胚”。“懶胚”學生不去上老師的課,老師現在卻熱心學起學生的論文來。明可夫斯基把自己的助教和學生叫來,他花了好幾個小時,給他們講相對論。他說,真沒有想到,愛因斯坦這個小夥子能寫出這樣深刻的論文。教授順便也提到了自己的想法。他的想法同樣是非常深刻的。那是一種真知灼見,是一種美妙的數學方法。經過明可夫斯基的數學處理,狹義相對論的形式更完美了,而且指明瞭廣義相對論的道路。
明可夫斯基的論文在1907年發表。第二年夏天,在科隆舉行的“德國自然科學家和醫生協會”第80屆年會上,他做了一個著名的報告,宣傳相對論的思想,題目是“空間和時間”,他說了一段著名的話:“先生們!我要向諸位介紹的空間和時間的觀念,是從實驗物理學的土壤中生長起來的,這就是它們力量的所在。這些觀念是帶有革命性的。從現在起,空間自身和時間自身消失在陰影之中了,現實存在的只有空間和時間的統一體。”
明可夫斯基的報告引起了巨大反響。可惜3個多月後,疾病就奪去了他年僅44歲的生命。去世前,他萬分遺憾地說:“在發展相對論的年代裡死掉,真是太可惜了。”
由狹義相對論可得出兩個重要結論,涉及質量和運動、質量和能量的相互關係。顯然,目的就是闡述這些問題的辯證關係。愛因斯坦對這些問題的解決,其意義遠遠超出狹窄的學術專業範圍。
在愛因斯坦之前,慣性質量,即物體對運動的慣性阻抗被認為是一個不可改變的量。這符合牛頓形而上學的機械自然觀。1895年,奧斯瓦爾德在呂貝克自然科學家大會的報告中還提出質量不變的經典觀點。時過不久,1901年實驗物理學家在進行高速運動電子的實驗時,發現電子的質量隨著速度增加而變大。愛因斯坦在他的相對論中也論證了這一事實。
只要是運動物體的速度遠低於光速,由於運動所引起的質量增加就不明顯。因為在經典力學中,物體很大而運動速度很小,質量的增加往往被忽視。相反,在相對力學中,質量的增加起著重要作用。在其後的時期中,原子物理學家們在大型實驗裝置上,加速了基本粒子。這些實踐證明愛因斯坦的學說是正確的。
第二個結論的重要意義更為深遠,其影響大大超出力學和物理學的範圍,對於世界各國人民的命運和人類的未來都十分重要。
《論動體電動力學》一文發表後不久,愛因斯坦就在給哈比希特的信中寫道:“我還在琢磨有關電動力學研究的結論。根據相對論原理連同麥克斯韋方程的要求,就可以用質量直接度量物體所含的能量;光可以轉化為質量。鈾元素中必然會產生質量顯著減少的現象。這個想法既有趣又富於吸引力。但是我還無法知曉,上帝是對它感到高興呢;還是在故意捉弄我?”
這個“既有趣又富於吸引力”的想法,被愛因斯坦寫進前面提過的有關物體慣性同它所含能量的關係的論文裡。這篇僅三頁的論文是世界自然科學史上最精悍而又成果輝煌的著作。它奠定了質量與能量“等價”原理的基礎。
愛因斯坦定律的數學公式是舉世聞名的:E=MC2在今天幾乎變成成語。它表明能量(E)的轉換與相應的質量(m)