爱因斯坦74论相对性原理所要求的能量的惯性研究背景

继1905年9月27日质能方程论文《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》和1906年5月17日质能方程第二论文《重心运动的守恒原理及能量的惯性》后，1907年5月14日，《物理学年鉴》收到了爱因斯坦第三篇论述质能方程的论文，题为《论相对性原理所要求的能量的惯性》。

在这篇论文中，爱因斯坦从带电刚体运动能量的角度考察了质能方程成立的有效性，而在研究背景部分，爱因斯坦也做了略显繁琐的阐述论证。首先，爱因斯坦阐述了质能方程第一论文的研究成果：

“相对性原理同麦克斯韦方程的结合，导致这样的结论：一个物体的惯性以一种完全确定的公式随它所含的能量增加或减少。这就是说，如果人们观察一个物体，它从两个相反方向发射一定量的辐射能，而且人们从两个坐标系考察这一过程。这两个坐标系彼此相对做匀速运动，其中一个相对于物体是静止的，如果人们把能量原理应用于——相对于两个坐标系——这一过程，人们就得到这样的结果：物体中的能量增加△E一定总是对应于质量增加△E/V2，这里V是指光速。

（注：这段简述的就是1905年9月27日质能方程论文《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》的研究思路和结果。）”

其次，爱因斯坦表示质能方程论文的研究案例是个特例，其结果质能方程有效性的推广需要更加广泛的研究和论断，而质能方程第二论文是朝质能方程有效性推广迈出的第一步：

“这里所讨论的特例必然要求做出这样一种非常普遍的假设(关于惯性依赖于能量的假设)（注：即质能方程E=mc2），这种状况要求以更普遍的方式考察这个假设的必然性和正确性（注：以特例考察出的结果未必是普遍真理，虽然也有很多以特例得出的结论来说事的案例）。

特别要提出这样的问题：是否有其他的特例导致的结论同上述特例的结论不相容？（注：爱因斯坦心里当然认为都相容，质能方程是正确的。）

在这方面，我在去年所走的第一步是：指明了上述假设解决了电动力学和重心运动守恒原理之间的矛盾(至少就取一次幂的项而言是如此)（注：指1906年5月17日质能方程第二论文《重心运动的守恒原理及能量的惯性》）。”

然后，爱因斯坦又谦虚了一下，评述目前的狭义相对论还不是完备的体系，所以暂时只能做做特例分析：

“对所提问题（注：质能方程的普遍有效性）现在还不可能做这样普遍的回答，因为我们还没有一个适合于相对性原理的完备的世界观。也就是说，我们必须把我们自己限制于我们现在能够处理的一些特例，而没有来自相对论性电动力学现点的独断性。”

接着，爱因斯坦给出了自己质能方程第三论文研究的特例为刚性地带电的物体和许多匀动质点组成的体系：

“我们将要考察两个这样的例子：在第一个例子中，我们将考察其惯性质量的体系是由一个刚性的、刚性地带电的物体所构成；而在第二个例子中，它是由许多匀动质点所组成，这些质点之间彼此都不施加任何力。”