基本信息
正如本文的标题所明示的那样，辨析狭义相对论与洛伦兹以太理论的关系便是当下这篇文章的核心目的；以下我们从二者的产生背景、物理内容、内在逻辑、哲学架构、学术渊源、同行评议以及当事人的自我界定等七个方面来阐述这个问题。
首先，狭义相对论与洛伦兹以太理论都诞生于同一个物理背景，这就是迈-莫实验的零结果。让我们再次设想这样一个物理场景：
太阳以及（近似地）固定于其上的一个叫做太阳系质心惯性系（SSBCI）的东西完全静止于宇宙之中，而一同静止于这大背景之下的还有一个可供光信号于其中以常数速度c传播的无边的以太海洋，然而时时刻刻地球却在以大约v=29.78 km/s的速度围绕着太阳做公转运动，于是在地球上的观察者看来便存在着与其运动方向相反的以太流。显然，这设想中的以太流对沿着它上下传播的光信号与横穿它的光信号的速度的影响是不一样的，于是地球围绕着太阳的公转运动在理论上便可以通过地球上的光学实验探测到，但是著名的迈-莫实验却给出了令人意外的零结果。
洛伦兹以太理论以及狭义相对论的提出本质上都是为了解决以上所说的迈-莫实验的零结果问题。这本来是一个非常清楚的事实，但是由于作为当事人之一的爱因斯坦于其晚年给出了一些彼此矛盾的说法，这一本来清楚的事实近年来却似乎变得有点模糊了，所以我们稍后将对此做出专门的澄清。
其次，从物理内容（或物理实质）上讲，洛伦兹变换同时构成了狭义相对论与洛伦兹以太理论这两个理论的核心，不仅这个变换的数学表示在两个理论中是完全相同的，而且其物理含义也没有任何差别（注1）；不仅如此，作为这个变换直接后果的所谓钟慢、尺缩、质增、同时的相对性、相对论速度叠加原理、质能等价关系、电磁方程的形式不变性以及电磁现象的观察者-观察对象对称性等所有这些物理现象的计算公式与物理解释也都没有不同（注2），正因为如此，不论是狭义相对论的捍卫者还是其批评者也都大多承认，这两个理论在物理可观测性上是等价的。
以下简单介绍上文所涉及的一些物理概念。
所谓钟慢、尺缩以及质增等相对论效应，根据狭义相对论，它们是指运动的时钟会变慢，运动的直尺会缩短，以及运动物体的质量会增加等结论。钟慢等相对论效应的存在其实会引出一些有趣的问题，比如，如果在相互做匀速直线运动的两只时钟A、B之间，在A看来B要变慢，同时在B看来A又要变慢，那么就有一个表面上看起来相互矛盾的两个事件是否会真的同时发生以及如果会发生的话其物理机制究竟是什么的问题（注3）。由于类似的问题的存在，所以即使在狭义相对论专家中，这些所谓的相对论效应的真正物理内涵也是有争议的。
同时的相对性，或叫相对的同时性，是说在静止的观察者看来于异地同时发生的两个事件在一个运动观察者的眼里便一般不再如此，狭义相对论的这个说法实际上否定了牛顿力学建立以来理论物理学家所长期默认的绝对同时性的存在，我们此前对此问题已经略有触及，稍后我们还会对它进行更深入的探讨。
相对论的速度叠加原理此前已经介绍并讨论过。
质能等价关系是说物体的质量的多少同时也是它所包含的（总）能量大小的一个度量；著名的爱因斯坦质能方程E=m c2反映就是这件事（注4）。
电磁方程的形式不变性，又叫协变性，是指电磁方程，或一般的物理方程，在一个惯性系内的表达式，在经过坐标变换如洛伦兹变换或伽利略变换之后，它在另一个相对于前者运动的惯性系内的表达式总是保持同一形式。协变性被众多的理论物理学家视作相对性原理的具体体现或数学实现。
所谓物理现象的观察者-观察对象对称性是指在相对运动的条件下，互换观察者与观察对象的角色之后所观测到的物理现象或结果保持不变；此前在讨论光速测量问题时所提及的观察者-光源完全对称性即是其中的一例。
对质能关系与电磁方程的协变性，我们以后还会深入地研究，所以暂时就不多说了。
第三，从二者的内在逻辑上讲，正如此前所说的，洛伦兹以太理论与狭义相对论的提出都是为了解释迈-莫实验的零结果，但所不同的是，前者明确地以以太流假设与洛伦兹变换为前提、为手段，以相对性原理（与光速不变原理）为结果、为目的（注5），而后者则以相对性原理与光速不变原理为假设或前提（注6），并从二者推导出洛伦兹变换作为其推论。所以从逻辑形式上看，狭义相对论与洛伦兹以太理论的做法乃是把前提（因）与结论（果）彼此颠倒，但由于在以太流存在的假设下洛伦兹变换与相对性原理其实是逻辑等价命题（注7），所以从命题等价这一实质来看，二者完全是一回事。
特别地，正如我们此前已经指出的那样，如果以太流根本不存在，那么迈-莫实验的零结果也就自然意味着菲兹杰尔德-洛伦兹收缩的不存在，因而也就意味着洛伦兹变换的错误。显然，这将意味着狭义相对论与洛伦兹以太理论的同时不成立。
这样，从二者的内在逻辑上看，狭义相对论与洛伦兹以太理论有着实实在在的“同存亡、共命运”的关系；稍后在清楚了两个理论的哲学架构之间的关系之后，我们会对此认识得更加清楚。
第四，从二者的哲学架构上看，洛伦兹以太理论以绝对静止的以太的存在为理论的起点与前提，并进而把物体的运动绝对化（注8）；而狭义相对论则以所有惯性系的平权为前提，并进而把物体的运动完全相对化（注9），但迄今为止的所有实验证据与理论推导都表明，绝对化与完全相对化的做法其实都是错误的，所以从表面上看，二者只是走向了完全不同的两个极端，但是从“过犹不及”以及二者同样偏离了现实与真理的事实上看，它们却又都没有二致。然而一个更加深刻同时也更加重要的事实却是，洛伦兹以太理论虽以绝对静止的以太为前提，但是它的洛伦兹变换却意外地保留了运动的完全相对性（注10）；而另一方面，狭义相对论虽然声称所有惯性系的地位都平等，但是在其洛伦兹变换的推导中只是名义上抛弃了但实际上却保留了那个地位特殊的以太参照系（注11），这样，即使从哲学层面上看，狭义相对论之于洛伦兹以太理论，其“同体”的关系也非常清楚，一句话，狭义相对论是名义上抛弃以太的实质以太论。
第五，从学术渊源上看，狭义相对论其实并非如绝大多数世人所认为的那样，它是爱因斯坦独立的创造，而是很大程度上对洛伦兹以太理论的直接沿袭（注12）。在发表自己的狭义相对论文章之前，爱因斯坦肯定是知悉洛伦兹1904年的经典以太论文章的内容的，而一个更加有趣的问题却是：爱氏是否也阅读了洛氏的这篇文章？我们稍后将在本篇以及续篇中专门介绍并讨论相关的证据。
第六，从同行评议上看，从狭义相对论一出世，它便被爱因斯坦的理论物理学界同行认定为是与洛伦兹的以太理论一脉相承的，兹举众多相关评论其中的几例如下：
1905年当狭义相对论刚刚问世，考夫曼（Walter Kaufmann）即以洛伦兹-爱因斯坦（Lorentz-Einstein）的名字命名相关理论（【Kaufmann1905】）。
1906年考夫曼又说，“爱因斯坦的理论导致与洛伦兹理论相同的表达式。”（【Kaufmann1906】）
1906年普朗克（Max Planck）提到，“相对性原理最近由洛伦兹提出并由爱因斯坦给予更一般的表达……”（【Planck1906a】）。普朗克在同一年还提到了“洛伦兹-爱因斯坦理论”的说法（【Planck1906b】）。
1908年巴切尔（Alfred Bucherer）发表题为“洛伦兹-爱因斯坦理论的实验验证”的文章（【Bucherer1908】）。
1909年弗朗克（Philipp Frank）提到“由洛伦兹建立起来的相对性原理”以及“洛伦兹-爱因斯坦（Lorentz-Einstein）理论”（【Frank1909】）。
……
等等。
第七，从当事人的自我界定上看，爱因斯坦1912年说道，“为了填补这个空白，我引入了光速常数原理，它是我从洛伦兹静止以太理论中借来的，同相对性原理一样，这个原理包含了一个似乎只有通过有关实验（如菲索（Fizeau）、劳兰德（Rowland）等人的实验）才可以核实的假设”（【Einstein1912】）。
爱氏还不止一次地对其传记作者佩斯（Abraham Pais）提到，“如果没有洛伦兹的话，他根本不可能会发现狭义相对论”（【Pais1982】或【Pais2005】）。
最后，作为狭义相对论与洛伦兹以太理论间接联系的另一类（个）证据，我们指出，从1912年起到1919年为止，爱因斯坦与洛伦兹先后6次被作为分享诺贝尔物理学奖的候选人被一起提名。
好了，以下我们着重澄清前面提到的两个问题：一、迈-莫实验是否对狭义相对论的问世产生了直接影响？二、爱因斯坦在发表他的1905年狭义相对论文章之前是否阅读了洛伦兹1904年的经典以太论文章？
先回答第一个问题。
1950年爱因斯坦对来访的森兰德（Robert Shankland）表示，“……他得知它（本作者注：指迈-莫实验）是通过阅读洛伦兹的著述，但只是在1905年之后这个实验才引起他的注意”（【Shankland11973】）。这也就是说，爱氏在发表他的狭义相对论文章之前并不知道迈-莫实验。
但爱氏在1952年与森兰德的另一次会面中却这样表示：“（他突然意识到）自己在1905年之前其实是知悉迈克尔森（实验）的结果的，这一方面是因为他阅读洛伦兹的文章，但是更多的却是因为自己简单地假定迈氏（实验）的结果是正确的”（【Shankland1973】）。
那么真相到底如何呢？
其实，爱因斯坦早在学生时代就已经知悉了迈-莫实验，证据是他在1899年写给自己当时的女朋友（即后来的第一任妻子）马利奇（Mileva Maric）的一封信中谈到，他阅读了韦恩（Wilhelm Wien）发表于1898年的有关以太探测实验的“有趣”文章（【Wien1898】），这篇文章总共描述了13个探测以太的实验，迈-莫实验便在其中；特别地，文章不仅提到了迈-莫实验的零结果，而且还谈及了它的理论前提以及实验原理。
所以，不管爱氏是否阅读过洛伦兹的1904或其它提及迈-莫实验的文章，都有证据显示他在发表狭义相对论之前是知悉迈-莫实验的；事实上，爱因斯坦不只是知悉迈-莫实验的零结果，这个实验其实对他创立狭义相对论有着直接的影响，对此我们不妨来看爱氏自己1922年的说法（【Einstein1922】）：
“正当我作为学生在头脑中琢磨这些想法时（本作者注：指如何探测地球相对于潜在的以太的运动），我获悉了迈克尔森实验的奇怪结果。于是我直觉地意识到，如果把这个结果当做事实的话，那么我们有关地球是在以太中运动着的想法就是错误的。这就是导致我发现狭义相对性原理的最初途径”。
所以结论很清楚，爱因斯坦在发表他的狭义相对论之前不仅知悉迈-莫实验，而且该实验直接影响了这个理论的创立。据此可知，爱氏的1905年狭义相对论文章中所说的那些“探测地球相对于光媒介以太运动的不成功尝试”之中就包括了迈-莫实验。
现在再来回答第二个问题。
我们先试着搞清楚爱因斯坦在发表狭义相对论之前是否知悉洛伦兹1904年文章的存在以及其内容，答案是非常确定的“是”，最直接的证据便是，爱氏曾于1905年写了一篇评论文章，它评论的是法国物理学家彭索特（Auguste Ponsot）发表于著名杂志《Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences》上1905年5月1日那一期1176-1179页的一篇文章，而该杂志的1171-1173页刊登的却是法国物理学家郎之万（Paul Langevin）有关洛伦兹1904年文章的评论文章，所以爱氏通过郎氏的文章知悉洛氏的文章内容几乎没有任何悬念。如果读者觉得这里面还有爱氏不幸偶然错失郎氏文章的问题，那么本作者再告诉读者，郎之万是爱因斯坦1905年前后所关注的法国重量级物理学家之一，证据是，爱氏1905年还发表过针对郎氏一篇有关分子运动论文章的评论，而郎氏的文章就发表于以上提及的那个杂志的1905年1月2日那一期的35-38页。需要强调的是，爱因斯坦知悉洛伦兹1904年文章内容的可能渠道不止一个，而是有多个，但限于篇幅，我们这里不再列举了。
爱因斯坦于1905年前后所关注的另一位法国重量级物理学家是庞加莱，但这是后话。
那么进一步，是不是还有证据表明爱因斯坦在发表狭义相对论之前确实阅读了洛伦兹的1904年文章呢？本作者相信如此；不过我们最好把这个问题的更深入探讨留作下一篇的任务。
好了，在了解到狭义相对论与洛伦兹以太理论如此之多的相似以及如此紧密的联系之后，读读者感到了什么异常了吗？
谜底：爱因斯坦发表于1905年的狭义相对论文章其实是一篇不折不扣抄袭之作；所以，更精彩的故事还在后面。
参考文献：
部分参考文献已列在正文之内，更多的稍后再列举。
下一篇：狭义相对论究竟有多少原创的东西？
