上海发顺丰到北京多久:相对论的基础及推导(下)

                                    
伟大的相对论            （连载）             清人
                        
            五、相对论的基础及推导(下)艾伯特·迈克耳孙的光干涉实验有力的证明了光在所有参照系中速度相同这一定律，艾伯特·迈克耳孙本人也因此获得了诺贝尔物理学奖。但是，直到临终一刻，艾伯特·迈克耳孙也始终搞不清楚为什么没有相对光速。在已知200多年物理学的研究中，科学家们所信奉的经典力学已经被大量的实验，观测和应用所证实，包括对大到行星结构，运动的研究，小至气体中分子的随机行为的研究，物理学已经成功的对无数自然现象进行了合理的分析和解释，既然取得了如此辉煌的成就，经典力学怎么可能出错呢？然而，有一位科学家并不需要信奉伽利略运动定律，他以高超的智慧和深邃的洞察力深刻的揭示了光的奥秘，改变了绝对时空观的认识，创建了全新的物理学基础。这位科学家就是艾尔伯特·爱因斯坦。爱因斯坦为了解决光在不同参照系的速度问题，进行了一系列的思维臆想试验。他假定，如果某个人可以以光速运动，那么他看到的光会是什么样子呢？如果按照伽利略速度变换式，他应该可以看到静止的光，但这却与麦克斯韦的电磁学原理相悖；如果按照麦克斯韦的电磁学原理，他应该看到光依然以c速运动，这又与经典力学相悖。究竟哪个正确呢？爱因斯坦无疑胸中有数。让我们再回到上篇的那个光速描述的例子上：我们假定S‘系相对S系以速度u沿x轴方向运动，x‘与x在同一轴上，且t=0时，O‘与O重合(如下图)：经典力学考虑到光速在不同参照系不同速度的问题，推导出△t‘=△t。但是如上所述，我们已经知道，光在任何参照系速度都相同，因此，S系中速度v的表达式应为：而S‘系中速度v‘的表达式应为：∵dx‘ = y(dx - udt) ,∴同理推导：根据洛伦兹变换式：,y‘=y ,z‘=z ,逆变换为：由以上推导可以看出，经典力学中伽利略变换式只有在v〈c时才适用，速度上推到光速时，牛顿定律将不再适用，在电磁学定律不变的前提下，只有爱因斯坦速度变换式，才可以解释光速的问题。此外，如光相对S‘系速度为c，并沿x‘方向运动，那么光相对S系与S‘系速度是相同的：由此可见，速度合成不可能使物体运动速度超过光速，也就是说，光速只能，也必须是物体运动速度的极限。连载完毕

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