狹義相對論的奠基人，他差一點早于愛因斯坦提出狹義相對論

提到相對論，可謂家喻戶曉。并不是所有人都理解相對論，但肯定都聽說過。而同樣家喻戶曉的還有大名鼎鼎的愛因斯坦，他甚至早已成為智慧的“化身”，成為高智商的代名詞。

但是知道這個人的并不多：洛倫茲。或許只是熱愛物理學或者學過高中物理的伙伴們才聽說過這個名字。實際上，洛倫茲差一點就早于愛因斯坦提出狹義相對論，當時的他已經無限接近相對論了，只可惜就差“最后一層窗戶紙”沒有捅破，最終與狹義相對論失之交臂。

打個比方，洛倫茲就像一個可愛的大男孩，而狹義相對論就像一個漂亮的女孩，兩人一見鐘情，彼此都知道對方很喜歡自己，但這個男孩子并沒有直接說出“我喜歡你”之類的話來確定關系，以至于兩個年輕人之間那層“窗戶紙”一直沒有捅破！

這也是為什么有一部分學者認為，是洛倫茲提出的狹義相對論，只是他沒有明確提出這個概念而已。

那么，具體是怎么回事呢？為什么會有學者認為是洛倫茲提出的狹義相對論呢？下面具體講述一下洛倫茲，愛因斯坦以及狹義相對論之間的“愛恨情仇”。

洛倫茲雖然沒有愛因斯坦那么出名，但同樣是偉大的物理學家，洛倫茲力很多人都聽說過吧，就是帶電粒子在磁場中受到的力，就是以洛倫茲的名字命名的。

洛倫茲的童年很悲慘，在他8歲時母親就去世了，好在他的繼母對待洛倫茲很好，幫助他走出了童年的陰影。

洛倫茲從小就對物理學產生了濃厚的興趣，在進修研究生和博士期間也主要研究光學的相關問題。

當時的洛倫茲處于一個物理學變革的重要時期，牛頓力學一直統治著物理學界，固若金湯，早就被視為神明。同時麥克斯韋提出的電磁理論橫空出世，對物理學界的影響力絲毫不亞于牛頓力學。

不過兩個偉大的理論對于世界的認知出現了根本性的矛盾，顯得有些格格不入，主要體現在對光速的理解層面。

麥克斯韋方程組推導出來的光速公式表明，光速在真空中的速度是不變的，這里的“不變”不是指“每秒30萬公里”不變，而是光速與任何速度疊加之后仍舊保持不變。

光速不變與牛頓力學發生了矛盾，而洛倫茲要做的就是努力協調兩者之間的矛盾。一開始物理學界大佬提出了以太的概念，假設以太是絕對靜止參照系，也是光速的參照系，但之后的邁克爾遜莫雷實驗表明，以太并不存在。

如果以太果真不存在，就意味著光速真的是不變的，結果就是牛頓力學錯了。保羅洛倫茲在內的物理學界大佬們當然不可能接受這樣的結果。于是洛倫茲提出了這樣的設想：把真空中的光速視作光在以太中傳播的特殊情況，只要對光速不變稍作改變，兩者就不會出現矛盾了，牛頓力學體系仍舊是完美的，也不會與麥克斯韋電磁理論發生沖突。

洛倫茲認為以太在運動的方向上會收縮，從而導致了光速不變，并不是說光速真的不變，只是以太收縮的表現形式。

具體來講，洛倫茲是這樣思考的。

在牛頓力學體系中，萬物的運動必須有一個參照系，否則就沒有意義。也就是說，在我們說“某個物體是運動還是靜止的”時，必須有“參照系”這個前提作為基礎。

這樣的例子在我們日常生活中比比皆是。比如說你和朋友駕車出行，時速為100公里，在你朋友眼里，你是靜止的。但在路人眼里，你的速度很快。這就是參照系的選擇不同造成的不同結果。

參照系又可以分為慣性參照系和非慣性參照系。何為慣性參照系？顧名思義，就是依靠慣性來運動的物體所在的參照系，說白了就是靜止或者勻速直線運動。

明白了參照系的定義，下面我們繼續舉例一點點深入講述。

假設交警在高速公路上發現了一輛小汽車超速了，開始追趕那輛小汽車。由于高速公路限速120公里，警車的速度始終保持在時速120公里，但超速的小汽車速度已經達到了時速160公里。

那么，兩輛汽車的速度差就是時速40公里，小學生都明白這個道理，就是相對速度的計算公式而已嘛。

但千萬不要小看這樣的公式，如果把這個公式用物理學術語來描述，立馬就會變得高大上起來，因為它就是“伽利略變換”。

怎么樣？是不是名字一變，立馬就感覺檔次上升了一個臺階？

但也不要因此而去“酸”伽利略本人，雖然道理大家都知道，但那是人家總結出來的公式。就像“兩點之間線段最短”一樣，平時我們走路上都會走直線，實際上每個人都明白這個道理，但很少有人總結出來。

扯得有點遠了，回歸正題。

牛頓力學體系的基石其實就是伽利略變換，當然，你也可以認為基石是絕對時空觀，但本質是一樣的。

現在我們徹底放飛我們的思維，來做一個思想實驗，假設高速公路上的警車和超速的小汽車都突然“瘋狂”起來，兩輛汽車都以0.8倍光速反方向行駛，當然這個速度的參照系都是地面。

于是，按照伽利略變換的速度疊加來計算，兩輛汽車的相對速度自然就是1.6倍光速，但是按照麥克斯韋方程組解釋，光速是最快的速度，并且光速是不變的，1.6倍光速自然是不可能的。

同時，伽利略變換推導出來的結果本身也有矛盾。如果警車朝著逃逸的小汽車發射一束光，也就是電磁波，這束光無論如何都追不上小汽車，畢竟兩輛車的相對速度是1.6倍光速，超過了光速，也就是說，警車根本就無法測量逃逸車輛的速度。

但在理論上，通過伽利略變換卻能計算出逃逸車輛的速度是1.6倍光速。理論推導出來的結果在現實中無法具體實踐，顯然這是矛盾的。

洛倫茲是如何解決上述矛盾的呢？方式簡單粗暴：直接把光速恒定或者說光速極限這個原則加到伽利略變換中，結果伽利略變換“搖身一變”成了著名的“洛倫茲變換”。

當然，洛倫茲變換的推導過程并非如此簡單，上面已經說了，洛倫茲把光速不變的原因歸為以太在運動方向上會收縮，在此基礎上利用兩個參照系之間的速度關系，推導出了洛倫茲變換。

而愛因斯坦直接否定了以太的存在，提出光速就是絕對不變的，他在光速不變的基礎上，推導出來的結果正好與洛倫茲變換完全一樣。

這是巧合嗎？

當然不是，是必然的。因為愛因斯坦和洛倫茲兩人推導的基礎其實都是“光速不變”，只是愛因斯坦更為簡單粗暴，直接提出光速就是絕對不變的，而洛倫茲換了一種方式，認為光速并不是絕對不變的，只是以太在運動方向上的收縮導致了光速不變的“假象”。

但洛倫茲堅守的以太又是什么呢？實際上不就相當于“時空”本身嗎？時空本身就是以太，而在愛因斯坦眼里，時空也確實會在運動方向上收縮，所謂的“尺縮效應”。

所以，我們能說洛倫茲堅守以太的概念“錯”了嗎？非要說錯了的話，也只是錯在牛頓力學體系下的絕對時空觀對洛倫茲影響太深了，他完全無法放棄絕對時空觀。

說白了，當時的洛倫茲真的無限接近狹義相對論了。甚至他可以什么都不做，只要放棄絕對時空觀思想，狹義相對論就到手了！

而愛因斯坦提出狹義相對論之后，也把洛倫茲變換當作相對論的基本公式之一，并稱洛倫茲為狹義相對論的“奠基人”，可見在愛因斯坦眼里，洛倫茲多么偉大！