线运动的任一惯性系,力学规律是相同的。
比如虽然地球在宇宙中不停地运动,但是不管它的速度是多少,我们在上面做实验都没有任何差别。
不管你是在南极做实验和还是在北极做实验,得出的物理规律一定是相同的。
至于第二个原理,则是理解狭义相对论最大的拦路虎。
首先我们要明白,光速不变原理不是爱因斯坦假设的,而是通过理论和实验测出来的,是真实的自然现象。
当年麦克斯韦横空出世,他的电磁方程组,得出的结果竟然发现光速c是一个恒定值,约30万公里/每秒。
后来又有很多物理学家,做了各种各样的实验,最后都发现光速c确实是一个常数,实验和理论吻合。
虽然麦克斯韦当初推导光速时,是基于空间中存在“以太”这个特殊参考系。
但不幸的是,后来的结果证明了以太不存在,这就是第一朵乌云的本质。
同时也是这个时代,困扰无数物理学家的最大障碍,没有人能理解光速c不变。
其实,如果想要理解光速不变原理,需要从两个角度去考虑。
第一,光速与光源的速度无关。
假设一个人a在草地上快速奔跑(速度大),然后打开手电筒;接着又缓慢行走(速度小),再次打开手电筒。
这两个过程在另一个人b观察来看,手电筒的光速居然是一样的,都是c,这就很奇怪。
因为如果把手电筒换成木棍,这两种情况下把木棍投出去,则b观察到的木棍飞行速度肯定不一样。
根据牛顿的惯性定律和直觉,人在助跑后,木棍能投的更远(假设投掷的力一样)。
问题来了,为什么惯性对木棍起作用,对光就不起作用呢?
后世的我们知道,第一因为光没有静止质量,所以也就没有惯性;第二光是瞬间激发的,打开手电筒之前,光并不存在。
光在产生出来的一瞬间,就和光源没有关系了,不仅人a的速度不影响光速,就连地球的公转速度也不影响光速。
这一点现在应该可以很好理解了吧。
难的是第二点,光速与观察者的速度无关。
假设现在没有b这个观察者了,而是a拿着手电筒匀速奔跑,自己观察光速。
在打开手电筒的瞬间,a有三种选择,第一继续向前奔跑,第二静止不动,第三掉头往回跑。
结果在这三