Lịch sử thuyết tương đối hẹp
Thuyết tương đối đặc biệt > Einstein 1905 > Điện động lực học của các vật thể chuyển động

Vào tháng 9 năm 1905 (năm kỳ diệu) (nhận được 30 tháng 6), Albert Einstein phát hành bài báo viết về cái mà ngày nay gọi là Thuyết tương đối đặc biệt. Bài báo của Einstein bao gồm một định nghĩa cơ sở mới về không gian và thời gian (tất cả các tọa độ thời gian và không gian trong mọi hệ quy chiếu đều như nhau, do vậy không còn thời gian "thực" hay "biểu kiến") và từ bỏ khái niệm ête.
Do sử dụng phương pháp tiên đề, nên Einstein đã có thể dẫn ra mọi kết quả của các bậc tiền bối - và thêm vào đó là các công thức cho hiệu ứng Doppler tương đối tính và quang sai tương đối tính - chỉ trong vài trang giấy, trong khi những nhà khoa học trước ông phải mất nhiều năm với công việc phức tạp để đến được cùng một dạng toán học của lý thuyết. Einstein sử dụng hai nguyên lý cơ sở, Nguyên lý Tương đối và Nguyên lý về vận tốc hằng số của ánh sáng, tương ứng để giải thích lý thuyết điện từ của Maxwell và sự không tồn tại của ête, nhưng cũng không đối nghịch với sự công nhận rộng rãi về kết quả âm trong thí nghiệm Michelson-Morley. Kết hợp với nhau (cùng với vài giả sử ngầm khác như tính đồng nhất và đẳng hướng của không gian), hai nguyên lý trên đã dẫn đến dạng toán học duy nhất của điện động lực học Lorentz và thuyết tương đối hẹp.Lorentz và Poincaré cũng đã cần sử dụng các nguyên lý này để hoàn thiện các kết quả của họ, nhưng họ không nhận ra chỉ chúng cũng là đủ.
Có một điểm đáng chú ý là bài báo của Einstein không ghi bất kì sự tham khảo nào ở các bài báo khác. Tuy nhiên, nhiều nhà lịch sử khoa học như Holton, Miller, Stachel, đã cố gắng tìm hiểu những người có khả năng ảnh hưởng đến Einstein. Chính Einstein nói là những suy nghĩ của ông bị ảnh hưởng bởi các nhà triết học David Hume và Ernst Mach. Về Nguyên lý tương đối, rất có thể vấn đề di chuyển nam châm và vòng dây dẫn (có lẽ sau khi đọc cuốn sách của August Föppl) và các thí nghiệm nhằm xác định sự trôi của ête là quan trọng đối với Einstein để ông chấp nhận nguyên lý này-nhưng ông không chịu ảnh hưởng gì từ thí nghiệm nổi tiếng Michelson-Morley. Một khả năng khác là từ cuốn Science and Hypothesis của Poincaré trong đó có miêu tả Nguyên lý tương đối và Einstein đã đọc năm 1904, và bức thư của Abraham, trong đó ông mượn các thuật ngữ "phương trình Maxwell-Hertz" và "khối lượng ngang và dọc".
Xem xét quan điểm của ông về Điện động lực học và Nguyên lý hằng số vận tốc ánh sáng, Einstein tự ông cho là lý thuyết của Lorentz năm 1895 (hoặc điện động lực Maxwell-Lorentz) và thí nghiệm Fizeau có ảnh hưởng đáng kể đến suy nghĩ của ông. Ông nói vào các năm 1909 và 1912 rằng ông đã mượn nguyên lý này từ lý thuyết ête tĩnh của Lorentz (hàm ý sự đúng đắn của các phương trình Maxwell và vận tốc ánh sáng không đổi trong môi trường ête), nhưng ông nhận ra là nguyên lý này cùng với nguyên lý tương đối làm cho không cần có ête nữa. Như ông viết vào năm 1907 và ở các bài viết sau, sự mâu thuẫn biểu hiện giữa những nguyên lý này có thể khắc phục nếu chúng ta chấp nhận là thời gian cục bộ của Lorentz không phải là một đại lượng phụ, mà chỉ đơn giản coi nó là thời gian và liên quan đến tín hiệu vận tốc (signal velocity). Trước Einstein, Poincaré cũng phát triển cách giải thích vật lý tương tự về thời gian cục bộ và chú ý đến sự liên hệ với tín hiệu vận tốc, nhưng ngược với Einstein ông vẫn coi các đồng hồ trong ête chỉ thời gian đúng (true), và các đồng hồ chuyển động chỉ thời gian biểu kiến (apparent). Thậm chí, năm 1953 Einstein miêu tả ưu điểm của lý thuyết (mặc dù Poincaré đã từng nói vào năm 1905 là bất biến Lorentz là điều kiện tổng quát cho bất kỳ một lý thuyết vật lý nào):
| 0 | 1 | 2 |
| --- | --- | --- |
| “ | Sẽ không có sự nghi ngờ về lý thuyết tương đối đặc biệt, nếu chúng ta xem lại sự phát triển của nó trong quá khứ, được hoàn thiện vào năm 1905. Lorentz đã được công nhận bằng các phép biến đổi mang tên ông là cơ bản cho việc phân tích các phương trình Maxwell, và Poincaré còn có cái nhìn sâu xa hơn nữa. Về phía tôi, tôi chỉ biết đến các nghiên cứu quan trọng của Lorentz trong năm 1895 [...] còn các nghiên cứu sau của ông thì không, cũng như các nghiên cứu liên tục của Poincaré. Và vì vậy các nghiên cứu của tôi năm 1905 là độc lập. [..] Một đặc điểm mới của việc này là thực hiện một thực tế là phải làm cho biến đổi Lorentz bao trùm lên sự liên hệ của nó với các phương trình Maxell và đề cập đến bản chất của không gian và thời gian nói chung. Một kết quả mới hơn đó là "bất biến Lorentz" là điều kiện chung cho bất kỳ một lý thuyết vật lý nào. Điều này đối với tôi là đặc biệt quan trọng bởi vì tôi đã tìm thấy trước đây là lý thuyết của Maxwell không kể sự phát xạ của cấu trúc vi mô và do vậy có thể không có hiệu lực chung. | ” |