难道电磁学、热力学规律都难登大雅之堂?很显然,上帝喜欢简单,不喜欢搞这种区别对待,所以爱因斯坦就将伽利略相对性原理扩展到了所有的物理学规律,这就是狭义相对性原理。
既然电磁学的逻辑形式和数学形式在惯性系下保持不变,那么在电磁学中描述光速的方程也应该不变。
由于电磁学中描述光速的方程,跟介质,以及参考系都没有关系,所以只要这个数学形式不变,那么光速在惯性系下就不会发生改变。
也就是说,你在飞机上测量的光速,跟我在自行车上测量的光速应该是一样的,这就是光速不变原理,只要电磁学定律在惯性系下保持不变,只要狭义相对性原理正确,那光速相对于惯性系就恒定。至于非惯性系,爱因斯坦这时还没有考虑,因为在非惯性系下,物理定律就就发生改变,至于对光有怎样的影响,这些广义相对论需要考虑的范畴。
其次,迈克尔逊-莫雷实验也证伪了以太的存在,没有绝对静止的参考系,麦克斯韦方程组也预示着光速不变,因此爱因斯坦才大胆的将光速不变作为了一条公理假设。
爱因斯坦发现,在牛顿力学当中,把光速看作一个随着参考系变化而变化的量,那么空间和时间就是绝对的,但是当你把光速看作恒定不变,也就是光速时绝对的,那么空间和时间将是相对的,根据光速不变原理,很快爱因斯坦就 发现了一个不同于牛顿的世界观。
这就是我们下个视频的内容。
最后我们回答,为何光速恒定不变?
其实上节课,我们在结尾已经表明了这样一个观点,光速不变这件事无法被证明,只能被证伪。现在爱因斯坦把它当作了狭义相对论的一条公理假设,更是意味着这条表述不需要证明,也无法证明,但你任何人都可以来证伪。
光速不变,只能由经验得出,然后根据它推理出一系列的定理,这就是科学研究的一般方法,也是指导整个人类科学发展的公理体系。
如果你非要追问为何光速恒定不变,给出来的回答全是相对论的表述,你又会说,你这不是循环论证吗?其实严格来说不是,这是逻辑自洽,先假设光速不变,然后得出一些推论,这些推论又验证了你的假设是正确的,这说明你的体系逻辑一致,完美自洽。
那这是不是意味着,就不能怀疑光速不变这条假设了?并不是,你完全可以假设光速不恒定,然后根据你这条假设继续往下推导,得出符合逻辑的推论,并且得到实验验证。
那么你就可以证伪爱因斯坦的相对论。只要你有能力,完全可以这么做。但是如果你给不出逻辑自洽的推理体系,或者说,你的体系得不到实验的验证。
你还在质疑相对论,还在怀疑相对论的基本假设,那科学一般会无视你的质疑,不做任何回应。
如果你只是单纯地想知道为什么光速恒定不变?科学一般也会对这种问题不予理睬,因为科学本身就不是一个能回到所有为什么的学科,你只要接受就好。
好了,今天的内容就到这里。