对大多人而言,麦克斯韦最伟大的成就是统一了光学与电磁学。然而,他留下的这个领域远非完美,诸多疑惑尚待澄清,比如光的色散、磁光效应,特别是运动物体的光学现象等,都没有电磁解释。针对这些问题,洛伦兹提出了他的电子理论,并在同期的众多理论中脱颖而出。洛伦兹的坐标变换、局域时间、对应态、长度收缩以及质量的速度依赖公式等新想法和新概念,直接导致了狭义相对论的诞生。
正是在这样的背景下,庞加莱和爱因斯坦于1905年分别独立地提出了狭义相对论。
本文通过历史回顾和文献综述,希望得到如下基本结论:(1)假设要颁一个有关狭义相对论的诺贝尔物理学奖,那么洛伦兹、庞加莱和爱因斯坦当之无愧;(2)假设只有一个人的名字可以用来冠名狭义相对论,那么庞加莱比爱因斯坦更有资格获得这个殊荣,也就是说,我们应该称它为庞加莱的狭义相对论;(3)最合理的当然是,我们应该把狭义相对论称为庞加莱—爱因斯坦狭义相对论。
一个不得不问的问题是:如果庞加莱真的对狭义相对论做出了这么大贡献,那他的名字怎么可能会在如此众多的涉及相对论的现代教科书和专著中消失得无影无踪呢?显然,除了介绍庞加莱的狭义相对论,笔者还必须回答这个无法回避的问题。造成这一世纪级现象的原因貌似千头万绪、错综复杂,实际上却也简单到用一句话就可完全概括:事实上,不是历史对庞加莱开了一个玩笑,恰恰相反,是庞加莱对历史开了一个玩笑!
接下来,我们将尽可能把整个故事的轮廓梳理清楚,通过庞加莱所开的一个个生动“玩笑”,一起领略他做学问的独特方式和他的科学哲学,一起景仰他的高贵人品。