爱因斯坦当时假设光速不变原理,是因为以下这个原因: 1。解释麦克尔逊——莫雷实验的零结果 简单地说,如果我们在地球上有一个相对地球静止的镜子,因为地球在公转,所以这个镜子跟着地球一起在运动,那么地球的速度是30000公里/秒,所以镜子的速度也是30000公里/秒。那么问题来了,如果有一束光打在镜子上,入射光线与反射光线的速度是不是一样的?麦克尔逊——莫雷实验结果告诉人们,入射光线与反射光线的速度是一样的,都是光速,这就很奇怪了——类似于你在一个高速公路的汽车上跳车,居然与在平地上跳远是一样得远。这个很反直观,但对光来说确实是这样的。于是,爱因斯坦提出了光速不变原理。 2。解释电磁波的波动方程 在maxwell的电磁场方程组里,我们稍微做一些数学推导就可以得到电磁波的波动方程。奇怪的是,电磁波的传播速度是光速——这可以从电磁波的方程里看出来。那么,问题又来了,如果我们换一个惯性参考系,电磁波的方程的形式居然是不变的,而且电磁波传播的速度还是光速,那么问题来了,电磁波的传播速度为什么不跟着惯性参考系的变换而变换?而一直保持光速?爱因斯坦一狠心,就假设光速在任何惯性参考系中不变。这样的话,这个问题就不需要再去解释了。 有了以上两个理由,分别从实验与理论的高度要求爱因斯坦提出光速不变原理。也正因为有了这个原理,再加上相对性原理,爱因斯坦最后得到了他的成名之作——狭义相对论。 |
|
来自: qianlaorenjia > 《物理》