思林又找个爱氏说法、也播图不播话、问大家:
爱因斯坦为什么不提光速不变原理的数学公式?
爱因斯坦在《狭义与广义相对论浅说》的写道:
[06、经典力学中所用的速度相加定理]
假设我们的旧相识,火车车厢,在铁轨上以恒定速度v行驶;并假设有一个人在车厢里沿着车厢行驶的方向以速度w从车厢一头走到另一头。那么在这个过程中,对于路基而言,这个人向前走得有多快呢?W=v+w。
===================================
插图零:经典速度相加可变原理示意图:
———人相对车厢的速度——→(w)
—火车厢相对路基的速度——→(v)
=====人相对路基的速度===>(W=v+w)
===================================
[07、光的传播定律与相对性原理的表面抵触]
在物理学中几乎没有比真空中光的传播定律更简单的定律了,学校里的每个儿童都知道,或者相信他知道,光在真空中沿直线以速度c=300,000公里/秒传播。总之,我们可以假定关于光在真空中的速度= c是恒定的这一简单的定律。已有充分的理由为学校里的儿童所确信。谁会想到这个简单的定律竞会使思想周密的物理学家陷入智力上的极大的困难呢?让我们来看看这些困难是怎样产生的。
当然我们必须参照一个坐标系来描述光的传播过程。我们再次选取我们的路基作为这种参考系。如果沿着路基发出一道光线,根据上面的论述我们可以看到,这道光线的前端将相对于路基以速度c传播,现在我们假定我们的车厢仍然以速度v在路轨上行驶,其方向与光线的方向同。我们来研究一下这光线相对于车厢的传播速度问题。显然我们在这里可以应用前一节的推论,因为光线在这里就充当了相对于车厢走动的人。人相对于路基的速度W在这里由光相对于路基的速度c代替。w是所求的光相对于车厢的速度。我们得到:于是光线相对于车厢的传播速度就出现了小于的情况。
=====================================
插图一:经典光速相加可变原理的示意图:
———光相对车厢的速度—→(w=c-v )
—火车厢相对路基的速度——→(v)
======光相对路基的速度====>(c)
=====================================
但是这个结果是与相对性原理相抵触的。因为,根据相对性原理,真空中光的传播定律,就象所有其他普遍的自然界定律一样,不论以车厢作为参考物体还是以路轨作为参考物体,都必须是一样的。但是,从我们前面的论述看来,这一点似乎是不可能成立的。如果所有的光线相对于路基都以速度c传播,那么由于这个理由似乎光相对于车厢的传播就必然服从另一定律——这是一个与相对性原理相抵触的结果。
======================================
插图二:爱氏光速相加不变假设的示意图:
————光相对车厢的速度—→(c=c-v)
——火车厢相对路基的速度——→(v)
========光相对路基的速度====>(c)
======================================
由于这种抵触,除了放弃相对性原理或放弃真空中光的传播的简单定律以外,其他办法似乎是没有的。仔细地阅读了以上论述的读者几乎都相信我们应该保留相对性原理,这是因为相对性原理如此自然而简单,在人们的思想中具有很大的说服力。因而真空中光的传播定律就必须由一个能与相对性原理一致的比较复杂的定律所取代。