爱因斯坦133相对论演说讨论11.1
爱因斯坦发表《相对论》演说后，与会者进行了讨论，他们提出的很多设想现在开来也依然超脱大多科普著作的深度，他们甚至质疑整个相对论以光速不变为基础的原则。
一、阿尔弗雷德·克莱纳教授主题发言
在演说后的讨论环节，爱因斯坦在苏黎世大学的博导以及帮助其入职苏黎世大学理论物理学副教授的阿尔弗雷德·克莱纳教授（Alfred Kleiner，1849年4月24日－1916年7月3日）首先对爱徒爱因斯坦即将离开苏黎世大学，转赴布拉格德文大学任职表示了热情的遗憾讲话，之后，克莱纳教授就爱因斯坦的相对论演说发表了自己看法。
克莱纳认为总体上说爱因斯坦的狭义相对论可称为革命性的变革，是只此一家的爱因斯坦式的革新：
“关于相对论，那是被称为革命性的。这是特别对那些假设来说的。它们是我们的物理图景中只此一家的爱因斯坦式的革新。”
具体来说，相对论首先革新了人们的时间观念。传统上人们认为时间是在任何情况下都沿着同一方向流动的某种东西，其独立于我们的思想而存在；而相对论则指出时间依赖于速度，依赖于坐标，是依赖于空间性的量：
“至今为止，我们一直习惯于把时间看成在任何情况下都沿着同一方向流动的某种东西，看成独立于我们的思想而存在的某种东西。我们已经习惯于设想，世界上的什么地方有一个钟，它就把时间绝对确定了。至少人们认为这样想是可以允许的。
但是，按照相对论，时间却被证实为依赖于速度，依赖于坐标，依赖于空间性的量。这就是要被认为构成新时间概念的革命性的东西了。
如果我们更仔细地检查一下这个问题，那就会发现我们是在处理十分必要的精密性方面的改进，因为，如果回想一下我们是怎样测定时间的，我们就会意识到，只要我们处理的是就在我们附近的事件的确定，每一件事情就都是很简单的。我们有我们的挺好的老时钟，从而就可以测定某某事情发生的时刻。当谈到离我们很远的事件的时间确定时是依赖于运动状态的。”
其次，相对论革新了人们的空间观念：
“对于我们通常用来表示空间关系的空间坐标，也得到某种类似的情况。这些坐标也被证实为依赖于运动状态。这也显得具有革命的特点，因为我们习惯于把长度设想为某种绝对的即不依赖于速度的东西。仔细考虑一下就知道空间坐标的这种固定性和奇特确定性的问题绝不是那么简单的。”
但克莱纳指出相对论革新的空间观念只是一种澄清，并没有带来新的东西，因为根据相对性原理，物理定律的数学形式并不需要改变，但数学家们喜欢的就是相对论的这一点，因为相对论的这一思想符合数学家们熟悉的投影几何不变性理论的理念：
“我愿意说，相对论带给我们的只是一种澄清而不是什么根本上新的东西。喏，爱因斯坦先生已向我们指明，根据光速不变原理和相对性原理，对于相对运动着的参照系来说，各空间坐标和时间坐标之间存在某些简单的关系式。
如果我们在相对于坐标系k为成立的那些定律的数学表示式中引入通过相对论所特有的简单关系式而和k中的各坐标相联系着另一个参照系k′中的空间坐标和时间坐标，我们就得到形式相同的定律。
这就是使数学家们认为相对论可以信任的一切性质中最首要的性质。他们认识到，这些系的不变性包含了他们所熟悉的某种东西，这是在投影几何学的结构中有时会观察到的不变性理论的一个特例。关于某种熟知的东西已经在它的数学表述中得到应用的这种认识，事实上已经帮助相对论取得了信誉。”
和数学家们对相对论的乐于接受不同，物理学家们更关心相对论的物理性论点，比较明显的是按相对论来说，物理学惯用的刚体模型并不存在：
“至于物理学家，当人们正在议论这样一种理论的可承认性时，他却宁愿只注意那些更加物理性的论点。在我们看来，更加重要得多的是相对论的这样一条推论：运动会造成形状的改变。
换句话说，这一推论得出一个结果：通常意义下的刚体是不存在的。一个沿给定方向运动的物体会变扁，会在运动方向上变成一个椭球。于是刚体并不存在，因为一切物体都是运动着的。
这是某种和直觉观念相反对的东西，而且这也烦扰了许多物理学家，就是说，不得不假设刚体并不存在。”
当然，也许相对论对经典牛顿力学的校正永远也无法实验检测出来，因为其对静止力学的校正系数极其微小，仅为（运动速度υ/光速V）2：
“至于其他方面，那就很难决定是否相对论的所有推论都和经验相符，因为对力学在静止系中得出的结论的偏离永远具有相对量值υ2/V2。这是一个永远很小的量。它曾在关于横向质量和纵向质量的电子之电磁质量的讨论中被人们注意到。这些质量曾经按照相对论的概念被算了出来，但是必须认为问题还没有真正定下来。但是，正如我的同事爱因斯坦先生所指出的那样，必须预期在时间的进程中将有决定问题的实验发现。”
克莱纳不同意相对论放弃以太观念，因为他是传统物理学的根基，认为只管公式运算而不管思维形象是走不远的，相对论也许只是某些更高深理论发展过程中的过渡性理论，但它依然值得尊敬：
“在这一相对论的讨论中，某些事情被证实为对物理学家来说是一种困难。诸位已经听到，必须放弃关于存在以太的想法。也许我们应该说，以太并不太坏。
我们起初是作为一种专用的假说而知道以太的，即用这种假说来解释各种的现象。人们给它加上了越来越多的无法把握的性质。但是，事实仍然是我们被认为应该讨论传播而对这些传播到底是什么则一无所知。光的传播速度、被传播着的波动、整个的干涉理论，所有这一切本来一直建筑在某些观念上（注：以太），而现在这些观念全都不存在了。
我们被认为应该讨论一种不成其为媒质的媒质中的传播过程（注：无以太作为其传播媒质的光学），而对于这种媒质我们是一无所知的。我认为这是一个必须填补的缺口，因为只用公式来运算而不能和某种思维形象联系起来的科学讨论，尤其是物理讨论，是不能永远保持的（注：认为取消以太地位的相对论目前只是公式运算，没有实际的物理图景。想想后世的量子力学）。
因此，只要谈的是称为相对论的这条原理，我就认为这是曾经需要过的某种东西，它曾经一度假设某些东西，某些不清楚的而我们从来没有想到过的东西，并把它们整理出了一定的秩序（注：相对论的阶段性成就）。也许时间会证明某些困难被卷了起来，但不论它们是什么，它们或许将得到自己的解（注：承认以太的更深层的理论）。”
针对恩师阿尔弗雷德·克莱纳的发言，爱因斯坦做了回复，首先是感谢恩师的亲切惜别；
其次，爱因斯坦认为按相对论刚体不存在，因为刚体的概念违反光速为信号极限速度的相对论前提；
最后，以太并不存在，其已为法拉第提出的力线场即电磁场所取代：
“首先，我愿意感谢克莱纳教授的亲切惜别。在其他方面，我愿意谈几点看法来回答他所提出的问题。
按照相对论，一个刚体是根本不能存在的。让我们想像一根有某一长度的棒。如果在一端拉它一下，另一端就将立刻开始运动。这就会是一个以无限大速度而运动的信号，并可以被用来定义时间；这就会导致一些极少可能的推论，其理由不能在这里更详细地加以说明（注：爱因斯坦论文论述过的物质条模型阐述过此点）。
以太在过去在光学过程的直观表象方面具有真实的价值，但是只有当人们实际上把这些过程连同它们的一切特点都归结为机械过程时才是那样。在力线场被放在首要位置上以后，以太假说就事实上已经开始只扮演虚构的角色了。”
二、其他人发言
1、以四维时空质疑时钟佯谬
学法律的学生、苏黎世自然研究者协会会员弗里茨·米勒（Fritz Müller）对相对论的时钟佯谬不太信，并拿闵可夫斯基和爱因斯坦的四维时空理念来论证，因为按四维时空理论，空间坐标和时间坐标地位一样，运动的棒在停止运动时棒长复原，由此，时钟停止运动回到原点时时间也必然复原，那样的话，运动回原点的时钟时间怎么会变慢呢：
“如果在点A上有两个时钟，而其中一个被以给定的速度移到点B，那么，按照演讲人的推理，这第二个时钟将走得较慢，即使只慢一点点。如果这个时钟沿着一条多边形或圆形轨道回到点A，情况会怎样呢?
按照在演讲中所作出的推理，当它在点A和另一个时钟相遇时，这第二个时钟就将不再是同步走时了（注：时钟佯谬）。这怎么可能呢，既然另一方面爱因斯坦教授又说，在一个静止系中他拿有手里的一根具有特定长度L的棒当被弄得运动起来时就会在一定数量上变短（注：尺缩效应）？但是当棒被突然一拉而停住时，它的长度就又等于L，就是说棒不再变形了。
如果这一点对长度很好地成立，而且数学家闵可夫斯基所断言而爱因斯坦教授称为可接受的事情也正确（注：四维时空，空间坐标和时间坐标地位一样）。即我们可以谈论一种四维几何学从而可以把长度和时间相对比，那么对时钟来说情况又是怎样的呢？它岂不是必须和棒完全一样，当在点A上被迫停住的那一时刻就又同步地走时吗？这种推理更适合我（注：运动停止，时间和空间复原），而我却不能掌握另外那一种（注：时钟佯谬）。”
爱因斯坦以突然停止运动会发生什么效应目前理论无法回答来回应弗里茨·米勒对时钟佯谬的质疑，并指出可以把棒叫做空间微分的载体，把钟叫做时间微分的载体。
其实这里涉及了加速度，也就是进入了广义相对论的应用领域，而此时广义相对论尚处在理论构想的初级阶段，爱因斯坦此时也并未提及此处可以应用的广义相对论的加速度和引力等效的原理：
“应该和棒相比拟的不是时钟对时间的指示而是它的快慢。在完成了运动并回来时，棒就具有同样的长度。同样，时钟也再次具有同样的快慢。我们可以把棒叫做空间微分的载体，把钟叫做时间微分的载体。不可能假设当走过了一个多边形的路程而回到点A时那个钟将和静止在A点的钟再次同步走时。钟走得慢一些，如果它是匀速运动的；但是如果它由于被突然一拉而经受了方向上的变化，则相对论并不能告诉我们会发生什么情况。
方向的突然变化有可能引起钟的指针位置的突然变化。然而，钟沿给定的方向而均匀直线前进得越久，亦即多边形的尺寸越大，这种假说性的突然变化的效应就必然越小。”
2、时空变化本质
爱因斯坦的本科母校（博士是苏黎世大学）苏黎世联邦理工学院工程学教授弗兰兹·普拉希尔（Franz Prá?il，1857年-1929年）对闵可夫斯基理论和洛伦兹理论对相对论膨胀的不同阐述表示迷茫，闵可夫斯基认为时间膨胀（钟慢效应）和空间收缩（尺缩效应）只跟运动状态有关，不涉及任何物理影响；洛伦兹则认为尺缩效应是以太或分子力的影响：
“在他的著名文章《空间和时间》中，闵可夫斯基谈到了膨胀的本性，他说那是和运动状态共存的情况。他认为这是绝对独立于任何物理影响的。
另一方面，当解释迈克尔逊-莫雷实验时，洛伦兹却坦率地说出了自己的猜测，认为也许最好假设长度的这样一种变化是由以太的或分子力的影响造成的。
这是我无法调和的两件事。”
爱因斯坦认为闵可夫斯基和洛伦兹说的都有道理，并拿热力学第二定律的第二类永动机说法和热的分子运动论为例来说明两者说法虽然有差异，但都是正确的：
“请让我通过比较来回答。这和热力学第二定律有关，即和热能的有限可转化性有关。如果取第二种永动机之不可能性的假设作为论证的出发点，我们的定律就会显得是理论的基本前提的几乎直接的推论。
（注：从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响的热机称为第二类永动机。只有单一的热源，它从这个单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化。人们把这种想象中的热机称为第二类永动机。第二类永动机不可能制成，表示机械能和内能的转化过程具有方向性。
爱因斯坦以第二类永动机的说法之于热力学第二定律来类比闵可夫斯基关于狭义相对论的四维时空理论，其以四维时空的四维时空不变量即空间坐标和时间坐标平方恒定不变来涵盖了狭义相对论的洛伦兹变换。）
但是，如果把热的理论建筑在分子的运动方程上，则我们的定律显现为很长的一系列最微妙论证的结果。
（注：爱因斯坦以热的分子运动论之于热力学第二定律来类比洛伦兹对狭义相对论的见解，即洛伦兹1895年创立的以太完全静止不动的假说，其认为将物质和以太连接起来的惟一纽带是电荷和电磁场的相互作用，而为了解释迈克尔逊-莫雷实验，1889年菲茨杰拉德（FitzGerald）和1892年洛伦兹还补加了相对于以太而处于运动中的每一个物件都在运动的方向上发生了收缩的假说，收缩因子便是后来狭义相对论的洛伦兹因子。）
正如在这里两种途径都有其不可否认的道理一样，上面提到的一方面是闵可夫斯基的观点，而另一方面是亨德里克·安东·洛伦兹的观点，在我看来也都是有道理的（注：一个宏观总体解释，一个微观个体解释）。”
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