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2002 年 7 月 27 日

什麼是相對論? (27) 觀測的概念和判斷是否有意義的問題
提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )
圖片 & 資料提供 :駐台北以色列經濟文化辦事處、
耶路撒冷希伯來大學「阿爾伯特•愛因斯坦檔案館」

說明: 1923 年 7 月 11日, 愛因斯坦 (見上照片片) 提交哥德堡北歐自然科學家會議的「相對論的基本思想和問題」報告中, 在文章的起頭首段特別提到相對論中主導作用的有兩個方面, 第一,是物理學的相對性問題, 自然界中是否存在物理學上「特別優越的運動狀態」? (我們在先前已介紹過,在此暫不再多述說)。 第二,是概念和判斷是否有意義的問題, 概念和判斷只有在當它們同觀測到的事實相比較而無分岐時才是可以接收的。
        在牛頓力學裡, 一般提到運動時總是指相對於座標系的運動而言。如果座標系被看成是一種純粹想像的東西, 那麼這種解釋就不符合「概念和判斷要有意義」的要求了。 但在牛頓力學的實驗上,我們將座標系總是用「實際剛體 (Rigid-body)」來比擬表示, 而且還假設此剛體要像歐幾里得幾何中的物體一樣,相對於另一物體是靜止的。 當我們將這個剛體看成是一個可被體驗的客體時,「座標系」的概念以及物質相對於座標系運動的概念, 從「概念和判斷要有意義」這個要求來說,它們都是可被接受的。 如按照如此的理解,歐幾里得幾何也符合物理學的要求。 因此,歐幾里得幾何究竟是否正確 ? 這個問題在物理學上變得重要了, 因為它的正確性在牛頓力學和狹義相對論中都是假定的。
        愛因斯坦又指出, 在力學原理的推論中依據著基本作用是 「絕對」剛體的概念, 但在自然界中有「絕對」剛體的存在嗎 ? 自然界中的「絕對」剛體只能是近似的,而且還不是可以任意作的近似。 因此這個概念並不嚴格地滿足「概念和判斷要有意義」的要求。 如果我們將「概念和判斷要有意義」的這個要求用於初始的 物理定律, 最後建立起一個等同經驗世界無分歧的關係式來替代那種將空間與時間故意分隔的不完善之形式, 這在邏輯上才更為合理。 但是又該如何進行呢 ? 我們將會有後續非歐幾何空間概念的介紹。

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作者與主編 : 陳輝樺 、 王夕堯
諮詢服務: 陳輝樺 (NMNS 國立自然科學博物館)
王夕堯 (NTPU 國立台北大學)
蘇明俊 (NKNU 國立高雄師範大學科教所)

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