【摘要】：光总是以同一速度运动,与我们根据日常生活经验对物体运动的设想不同,也与伽利略变换有矛盾。伽利略变换与麦克斯韦的电磁场理论所得出的真空中光速不变之间存在着明显的矛盾。爱因斯坦认为,光不服从伽利略—牛顿的速度加法定律——它永远以相同的速度传播。从伽利略变换中必然导出绝对静止的坐标系,要求有绝对空间和绝对时间,并且不存在极限速度。然而,光速不变意味着光速是不可超越的极限速度。
伽利略变换表明(牛顿也确认过):在机械的宇宙中,速度是加起来计算的。光总是以同一速度运动,与我们根据日常生活经验对物体运动的设想不同,也与伽利略变换有矛盾。如果我站着不动,将一个球慢速抛给你,你就很容易接住球;如果我驾驶一辆以每小时100公里的速度行驶的汽车向你开来,并从车窗将球以同样的慢速抛给你,这球运动的速度就是每小时100公里加上抛球的速度。如果这时球从车窗抛出后,仅以抛球的慢速向你而来,并没有汽车的速度,那么你一定会惊呆的;但这种情况发生在光的运动上。再举一个例子,如果一辆汽车以每小时90公里的速度在一条笔直的路上行驶,而另一辆汽车以每小时100公里的速度在超车,第二辆汽车相对于第一辆汽车的速度就是每小时10公里。换句话说,速度是一个相对的概念。但是,光就不同。如果你在运动,光在一旁赶超你,那么你在运动时所测得的光赶超你的速度和你站着不动时测得的光速是一样的。不管你运动得多快,是向着还是背着光源,光的速度看来永远是一样的,是一个常数,为每秒30万公里,与光源及观察者相对运动无关。
伽利略变换与麦克斯韦的电磁场理论所得出的真空中光速不变之间存在着明显的矛盾。爱因斯坦认为,光不服从伽利略—牛顿的速度加法定律——它永远以相同的速度传播。从伽利略变换中必然导出绝对静止的坐标系,要求有绝对空间和绝对时间,并且不存在极限速度。然而,光速不变意味着光速是不可超越的极限速度。洛伦兹在麦克斯韦建立经典电磁场理论之后,为了挽救以太理论,修修补补,做出了许多特殊的假设,导出了洛伦兹变换的公式。尽管前提似乎并不成立,但洛伦兹公式是正确的。我们在下面将要详细叙述。
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