| 光速不变假设是爱因斯坦首先提出的，这个假设是基于迈克尔逊-莫雷为证明以太存在所做实验的否定性结论中得到的，并将这一假设应用到相对性原理中。 光速不变假设是说从光源发出的光速与光源的运动状态无关即与光源所在的惯性系的选取无关。 假设在一列匀速行驶的火车甲板上，安装一光脉冲信号发生器，在信号发生器的上方安装一面镜子使镜面的法线方向与从信号发生器垂直向上发射的光信号平行。当列车上的信号发生器经过路基上的观察者时，从信号发生器上发出一光脉冲信号，列车上的观察者与路基上的观察者将观测到怎样的光路？ 如果这套装置安装在地面上，根据日常的经验，路基上的观察者毫不怀疑这个信号将垂直返回到地面的信号发生器上。按照相对性原理，列车上的观察者也有权认为自己所在的列车是静止的，所以列车上的观察者将观测到从列车上安装的信号发生器发射的垂直返回的信号。 按照光速不变假设，从信号发生器发射的光脉冲信号与信号发生器是否安装在地面或列车上无关，所以从列车上的信号发生器发射的脉冲信号等同于从路基上的信号发射器发射出的，路基上的观察者和列车上的观察者都将观测到垂直返回的脉冲信号。脉冲信号从发射到返回需要一段时间，在这个时间里。列车已移动了一段距离。 问题是从信号发生器上只发射了一个脉冲信号，而列车和相隔一段距离路基上的观察者都宣称自己接受到了返回的脉冲信号。 狭义相对论则认为，路基上的观察者将观测到从列车信号发生器上发射的脉冲信号是锯齿型路线。这与在列车上垂直向上抛出一个石子很类似，只不过石子的路线是一条抛物线而光脉冲信号是锯齿线，但共同点都是在水平方向叠加了一个列车的水平速度。这又明显违反了光速不变的假设，而狭义相对论的时间关系式正是以此为前提推导出的。 我认为问题是出在我们对日常经验的假设即垂直向上发射的光信号是否能返回到光源所在的位置，是否存在光点漂移，这个漂移量与光源所在的惯性系是否有联系？更进一步说光速不变在相对性原理中应该如何理解。 |