| 牛顿对惯性参考系的定义是“静止和作匀速直线运动的参考系”，该定义在狭义相对论问世后显得逻辑矛盾，因为如何判断参考系是静止及匀速直线运动似乎没有公认方法。但狭义相对论必须以惯性参考系为基础。惯性参考系定义本身有逻辑问题，很多人都发现了，当然也有以此质疑相对论的。这里，我打算重新定义惯性参考系，使它满足理论的自恰，同时解决一些人的逻辑难题。 惯性参考系定义为：惯性参考系是这样一种参考系，在这种参考系中空间各向同性，貌似绝对虚空 该定义给出了惯性参考系的一大本质特征：各向同性。由于各向同性，人在里面就无法辨别方向，若周围没有其他物体，显然会得出“貌似绝对虚空”这样的说法，但不必深究。关键特征还是各向同性。 现在我们看看这样的参考系会有什么性质。 由于空间各向同性，那么放入参考系中的物体就不会自己运动起来，因为各向同性不能解释物体为什么向东行不像西行。同样，匀速直线运动的物体在惯性参考系中也不能改变运动速度，原因同样是各向同性。 还有一个性质需要指出，那就是所有惯性参考系的“各向同性”是一样的，不存在“此各向同性不同于彼各向同性这样的结论”。 现在我们可以证明一个推论：惯性参考系之间只能互相保持静止或相对匀速直线运动。原因很简单，如果甲惯性系中发现乙惯性系正在加速，那么同乙惯性系保持静止的物体在甲惯性系来看就处于加速状态，而加速状态不满足各向同性。因为加速将改变初始速度，各向同性无法解释为什么向东改变而不向西改变。 第二个推论，这里理解起来较为困难，因为光波（或任何可以在真空中传播的波），在每一个惯性参考系中都飞行在无差别的貌似绝对虚空的空间中，根据波的性质，既然光波在每一贯性参考系中的介质一样，那么光波的相速在每一个惯性参考系中都是一定的，这可以被称为光速不变定理。 这就是对惯性参考系的重新认识，该方法可以消除牛顿定义遗留下来的逻辑问题，还能解释光速不变的原因。 |