Parallel edition

On the Electrodynamics of Moving Bodies

By A. Einstein · Annalen der Physik (4) 17, 891–921 (1905).

Deutsch

[p. 891]
Zur Elektrodynamik bewegter Körper;

English

On the Electrodynamics of Moving Bodies

Deutsch

[p. 891]
von A. Einstein.

English

by A. Einstein

Deutsch

[p. 892]I. Kinematischer Teil.

English

I. Kinematical Part.

Deutsch

[p. 903]§ 4. Physikalische Bedeutung der erhaltenen Gleichungen, bewegte starre Körper und bewegte Uhren betreffend.

English

§ 4. Physical Meaning of the Equations Obtained, Concerning Moving Rigid Bodies and Moving Clocks.

Deutsch

[p. 903]Wir betrachten eine starre Kugel[1)] vom Radius RR, welche relativ zum bewegten System kk ruht, und deren Mittelpunkt im Koordinatenursprung von kk liegt. Die Gleichung der Oberfläche dieser relativ zum System KK mit der Geschwindigkeit vv bewegten Kugel ist:ξ2+η2+ζ2=R2.\xi^2 + \eta^2 + \zeta^2 = R^2 .Position in the moving systemPosition in the moving systemPosition in the moving systemSphere radiusExplain this equation Die Gleichung dieser Oberfläche ist in xx, yy, zz ausgedrückt zur Zeit t=0t = 0:x2(1−(vV)2)2+y2+z2=R2.\frac{x^2}{\left( \sqrt{1 - \left( \frac{v}{V} \right)^2} \right)^2} + y^2 + z^2 = R^2 .Position in the stationary systemSpeed of the moving systemSpeed of lightPosition in the stationary systemPosition in the stationary systemSphere radiusExplain this equation Ein starrer Körper, welcher in ruhendem Zustande ausgemessen die Gestalt einer Kugel hat, hat also in bewegtem Zustande — vom ruhenden System aus betrachtet — die Gestalt eines Rotationsellipsoides mit den AchsenR1−(vV)2,R,R.R \sqrt{1 - \left( \frac{v}{V} \right)^2} , \quad R , \quad R .Sphere radiusSpeed of the moving systemSpeed of lightExplain this equation

English

We consider a rigid sphere[1)] of radius RR, which is at rest relative to the moving system kk and whose centre lies at the origin of coordinates of kk. The equation of the surface of this sphere, which moves relative to the system KK with the velocity vv, is: ξ2+η2+ζ2=R2.\xi^2 + \eta^2 + \zeta^2 = R^2 .Position in the moving systemPosition in the moving systemPosition in the moving systemSphere radiusExplain this equation The equation of this surface, expressed in xx, yy, zz at the time t=0t = 0, is: x2(1−(vV)2)2+y2+z2=R2.\frac{x^2}{\left( \sqrt{1 - \left( \frac{v}{V} \right)^2} \right)^2} + y^2 + z^2 = R^2 .Position in the stationary systemSpeed of the moving systemSpeed of lightPosition in the stationary systemPosition in the stationary systemSphere radiusExplain this equation A rigid body which, measured in a state of rest, has the shape of a sphere therefore has in a state of motion — viewed from the stationary system — the shape of an ellipsoid of revolution with the axes R1−(vV)2,R,R.R \sqrt{1 - \left( \frac{v}{V} \right)^2} , \quad R , \quad R .Sphere radiusSpeed of the moving systemSpeed of lightExplain this equation

Deutsch

[p. 903]Während also die YY- und ZZ-Dimension der Kugel (also auch jedes starren Körpers von beliebiger Gestalt) durch die Bewegung nicht modifiziert erscheinen, erscheint die XX-Dimension im Verhältnis 1:1−(v/V)21 : \sqrt{1 - (v/V)^2} verkürzt, also um so stärker, je größer vv ist. Für v=Vv = V schrumpfen alle bewegten Objekte — vom „ruhenden“ System aus betrachtet — in flächenhafte Gebilde zusammen. Für Überlichtgeschwindigkeiten werden unsere Überlegungen sinnlos; wir werden übrigens in den folgenden Betrachtungen finden, daß die Lichtgeschwindigkeit in unserer Theorie physikalisch die Rolle der unendlich großen Geschwindigkeiten spielt.

English

Thus, whereas the YY- and ZZ-dimensions of the sphere (and hence also of every rigid body of whatever shape) do not appear modified by the motion, the XX-dimension appears shortened in the ratio 1:1−(v/V)21 : \sqrt{1 - (v/V)^2}, that is, the more strongly the greater vv is. For v=Vv = V all moving objects — viewed from the “stationary” system — shrink into plane figures. For velocities greater than that of light our considerations become meaningless; we shall find, moreover, in the considerations that follow, that in our theory the velocity of light plays physically the part of infinitely great velocities.

Deutsch

[p. 903]Es ist klar, daß die gleichen Resultate von im „ruhenden“ System ruhenden Körpern gelten, welche von einem gleichförmig bewegten System aus betrachtet werden. —

English

It is clear that the same results hold for bodies at rest in the “stationary” system, viewed from a uniformly moving system. —

Deutsch

[pp. 903–904]Wir denken uns ferner eine der Uhren, welche relativ zum ruhenden System ruhend die Zeit tt, relativ zum bewegten System ruhend die Zeit τ\tau anzugeben befähigt sind, im Koordinatenursprung von kk gelegen und so gerichtet, daß sie die Zeit τ\tau angibt. Wie schnell geht diese Uhr, vom ruhenden System aus betrachtet?

English

We imagine further one of the clocks which are fitted to indicate the time tt when at rest relative to the stationary system and the time τ\tau when at rest relative to the moving system, placed at the origin of coordinates of kk and so set that it indicates the time τ\tau. How fast does this clock go, viewed from the stationary system?

Deutsch

[p. 904]Zwischen die Größen xx, tt und τ\tau, welche sich auf den Ort dieser Uhr beziehen, gelten offenbar die Gleichungen:τ=11−(vV)2(t−vV2x)\tau = \frac{1}{\sqrt{1 - \left( \frac{v}{V} \right)^2}} \left( t - \frac{v}{V^2} x \right)Time in the moving systemSpeed of the moving systemSpeed of lightTime in the stationary systemPosition in the stationary systemExplain this equation undx=vt.x = v t .Position in the stationary systemSpeed of the moving systemTime in the stationary systemExplain this equation Es ist alsoτ=t1−(vV)2=t−(1−1−(vV)2)t,\tau = t \sqrt{1 - \left( \frac{v}{V} \right)^2} = t - \left( 1 - \sqrt{1 - \left( \frac{v}{V} \right)^2} \right) t ,Time in the moving systemTime in the stationary systemSpeed of the moving systemSpeed of lightExplain this equation woraus folgt, daß die Angabe der Uhr (im ruhenden System betrachtet) pro Sekunde um (1−1−(v/V)2)(1 - \sqrt{1 - (v/V)^2}) Sek. oder — bis auf Größen vierter und höherer Ordnung um 12(v/V)2\frac{1}{2} (v/V)^2 Sek. zurückbleibt.

English

Between the quantities xx, tt and τ\tau, which refer to the position of this clock, the following equations evidently hold: τ=11−(vV)2(t−vV2x)\tau = \frac{1}{\sqrt{1 - \left( \frac{v}{V} \right)^2}} \left( t - \frac{v}{V^2} x \right)Time in the moving systemSpeed of the moving systemSpeed of lightTime in the stationary systemPosition in the stationary systemExplain this equation and x=vt.x = v t .Position in the stationary systemSpeed of the moving systemTime in the stationary systemExplain this equation We therefore have τ=t1−(vV)2=t−(1−1−(vV)2)t,\tau = t \sqrt{1 - \left( \frac{v}{V} \right)^2} = t - \left( 1 - \sqrt{1 - \left( \frac{v}{V} \right)^2} \right) t ,Time in the moving systemTime in the stationary systemSpeed of the moving systemSpeed of lightExplain this equation from which it follows that the reading of the clock (viewed in the stationary system) lags behind by (1−1−(v/V)2)(1 - \sqrt{1 - (v/V)^2}) sec. per second or — to within quantities of the fourth and higher order, by 12(v/V)2\frac{1}{2} (v/V)^2 sec.

Deutsch

[p. 904]Hieraus ergibt sich folgende eigentümliche Konsequenz. Sind in den Punkten AA und BB von KK ruhende, im ruhenden System betrachtet, synchron gehende Uhren vorhanden, und bewegt man die Uhr in AA mit der Geschwindigkeit vv auf der Verbindungslinie nach BB, so gehen nach Ankunft dieser Uhr in BB die beiden Uhren nicht mehr synchron, sondern die von AA nach BB bewegte Uhr geht gegenüber der von Anfang an in BB befindlichen um 12tv2/V2\frac{1}{2} t v^2 / V^2 Sek. (bis auf Größen vierter und höherer Ordnung) nach, wenn tt die Zeit ist, welche die Uhr von AA nach BB braucht.

English

From this the following peculiar consequence results. If at the points AA and BB of KK there are clocks at rest which, viewed in the stationary system, run synchronously, and if the clock at AA is moved with the velocity vv along the line joining it to BB, then on the arrival of this clock at BB the two clocks no longer run synchronously, but the clock moved from AA to BB lags behind the clock that has been at BB from the beginning by 12tv2/V2\frac{1}{2} t v^2 / V^2 sec. (to within quantities of the fourth and higher order), if tt is the time the clock needs to go from AA to BB.

Deutsch

[p. 904]Man sieht sofort, daß dies Resultat auch dann noch gilt, wenn die Uhr in einer beliebigen polygonalen Linie sich von AA nach BB bewegt, und zwar auch dann, wenn die Punkte AA und BB zusammenfallen.

English

One sees at once that this result still holds if the clock moves from AA to BB along any polygonal line, and that it holds even if the points AA and BB coincide.

Deutsch

[pp. 904–905]Nimmt man an, daß das für eine polygonale Linie bewiesene Resultat auch für eine stetig gekrümmte Kurve gelte, so erhält man den Satz: Befinden sich in AA zwei synchron gehende Uhren und bewegt man die eine derselben auf einer geschlossenen Kurve mit konstanter Geschwindigkeit, bis sie wieder nach AA zurückkommt, was tt Sek. dauern möge, so geht die letztere Uhr bei ihrer Ankunft in AA gegenüber der unbewegt gebliebenen um 12t(v/V)2\frac{1}{2} t (v/V)^2 Sek. nach. Man schließt daraus, daß eine am Erdäquator befindliche Unruhuhr um einen sehr kleinen Betrag langsamer laufen muß als eine genau gleich beschaffene, sonst gleichen Bedingungen unterworfene, an einem Erdpole befindliche Uhr.

English

If one assumes that the result proved for a polygonal line also holds for a continuously curved curve, one obtains the theorem: If there are two synchronously running clocks at AA, and one of them is moved along a closed curve with constant velocity until it returns to AA, which may take tt sec., then on its arrival at AA the latter clock lags behind the one that has remained unmoved by 12t(v/V)2\frac{1}{2} t (v/V)^2 sec. From this one concludes that a balance-wheel clock located at the earth’s equator must go more slowly, by a very small amount, than a precisely similar clock, subject to otherwise identical conditions, located at one of the earth’s poles.

Deutsch

English

II. Electrodynamical Part.

Deutsch

[p. 921]
Zum Schlusse bemerke ich, daß mir beim Arbeiten an dem hier behandelten Probleme mein Freund und Kollege M. Besso treu zur Seite stand und daß ich demselben manche wertvolle Anregung verdanke.

English

In conclusion I remark that in working on the problem treated here my friend and colleague M. Besso stood loyally by my side, and that I owe him several valuable suggestions.

Deutsch

[p. 921]
Bern, Juni 1905.

English

Bern, June 1905.

Deutsch

[p. 921]
(Eingegangen 30. Juni 1905.)

English

(Received 30 June 1905.)

Fußnoten

Deutsch

  1. 1) Das heißt einen Körper, welcher ruhend untersucht Kugelgestalt besitzt. ↩

English