6 光速不变原理 爱因斯坦的破空之解

无论人们怎么测量，测量运动的光源或者在运动状态进行测量，测得的光速总是一样的。为什么呢？

爱因斯坦的破空之解

终于，在1905年，爱因斯坦颠覆过去所有的猜测和想法，提出了一种合理的解释：光速不变原理。这一原理让媒介以太（能媒）也失去了存在的必要性。虽然以太（能媒）静止时所见的空间称为绝对空间；然而，若不考虑以太这一媒介的话，绝对空间也就不存在了。如同人们都处于运动中时，无论是谁都不能说自己处于绝对静止状态，这两者完全是等同的。

这项关于空间尺度的关系的学说是洛伦兹变换理论。因此，只有在洛伦兹变换理论基础上转变运动状态，光速才可以保持恒定。

洛伦兹变换理论

在相对论出现以前，洛伦兹从存在绝对静止状态的观念出发，通过考虑物体运动发生收缩的物质过程得出了洛伦兹变换。在洛伦兹的理论中，变换所引入的量仅仅是作为数学上的辅助手段，并不包含相对论的时空观。

爱因斯坦与洛伦兹不同，以观察到的事实为依据，立足于相对性原理和光速不变原理两条基本原理，着眼于修改运动、时间、空间等基本概念，重新推导出了洛伦兹变换，并赋予洛伦兹变换崭新的物理内容。在狭义相对论中，洛伦兹变换是最基本的关系式，狭义相对论中如同时性的相对性、长度收缩、时间延缓、速度变换公式、相对论多普勒效应等运动学结论和时空性质等都可以从洛伦兹变换中直接得出。

光速不变原理

光速不变原理是爱因斯坦的狭义相对论的最基本的出发点。在狭义相对论中，光速不变原理是指在任何情形下观察，光在真空中的传播速度都是一个恒定的常数，不会随光源或观察者所在参考系的相对运动而改变。这个数值是299792458米/秒。光速不变原理是可以通过联立麦克斯韦方程组解得的，而且光速不变原理已由迈克尔生——莫雷实验证实。在广义相对论中，由于所谓惯性参照系不存在了，因此，爱因斯坦引入了广义相对性原理——物理定律的形式在一切参照系都是不变的。这使得光速不变原理可以应用到所有参照系中。

爱因斯坦的解答

在1905年，爱因斯坦颠覆过去所有的猜测和想法，提出了一种合理的解释：光速不变原理。这一原理让媒介以太（能媒）也失去了存在的必要性。