作业帮相对论中光速不变原理是怎么推出的?是根据狭义相对性还是联解麦克斯韦方程?3q~
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/16 11:49:51
相对论中光速不变原理是怎么推出的?是根据狭义相对性还是联解麦克斯韦方程?3q~
相对论中光速不变原理是怎么推出的?是根据狭义相对性还是联解麦克斯韦方程?3q~
相对论中光速不变原理是怎么推出的?是根据狭义相对性还是联解麦克斯韦方程?3q~
第一次听说爱因斯坦不知道麦克斯韦的工作.麦克斯韦去世时爱因斯坦才8个月,爱因斯坦第一篇论文名为“论动体的电动力学”.
麦克斯韦方程组预言了电磁波（在没有电荷和电流的自由空间,麦克斯韦方程组将简化为一个速度为c的波动方程）,但是根据牛顿力学,在伽利略变换下,不可能存在一个绝对速度在所有参照系中都一样,因此当时的认识是,麦克斯韦方程组只能在一个特殊的参照系中成立,这就是大名鼎鼎的“以太”.另一个理由是,当时知道的所有的波都必须在介质中传播,因此以太也被认为是一种相对于绝对空间静止的介质,那么如果能找到以太,那么也就找到了绝对空间和绝对运动.而且当时对光的认识,使人们对以太的性质作了很多猜测,当时的形势是,万事俱备,只差实际找到以太了.
著名的迈克耳逊-莫雷实验即为了寻找以太.然而实验并没有发现以太,因此很多人提出各种修正的理论来挽救以太,其中就包括洛伦兹,他提出了著名的洛伦兹变换.但他们的理论都是在承认以太的基础上对以太理论进行修修补补（比如说抛弃以太相对于绝对空间静止的观念,而认为以太可以被牵引）.1905年,时年26岁的爱因斯坦大胆地提出了,电磁波可以在真空中传播,不需要任何介质,绝对空间是不存在的,所有惯性参照系（牛顿第一定律成立的参照系）都是平权的,麦克斯韦方程组在任意惯性系中成立,光速在任意惯性系中不变. 于是这成为了狭义相对论的基本假设,以此发展出狭义相对论,而它的正误则由实验检验.
至于你题目的问题,物理理论归根结底是建立在实验上的,一般不能像要求数学理论那样完全要求其公理化（而且任何一个公理化体系将会受哥德尔不完备性定理的制约）.狭义相对论并不是只以两条基本假设作为公理的理论,事实上它还不自觉地隐含了很多其他公理,比如时空的均匀各向同性,比如麦克斯韦方程组,比如在低速下必须过渡为牛顿力学等等.光速不变原理是狭义相对论基本假设之一,但它同时也可由狭义相对性原理+麦克斯韦方程组给出.(既然麦克斯韦方程组在任意参照系成立,那么其预言地光速自然在任意参照系不变）.爱因斯坦曾经说过,把光速不变作为基本假设只是为了强调.基本上这样的认识即可以了.因为虽然我们常说狭义相对论是建立在两条基本假设之上的,但狭义相对性原理本身就并不是一个明确的公理,里面“物理规律”是什么就没有严格定义,一般就指的是麦克斯韦方程组以及相对论力学.也就是假如你认为狭义相对性原理的“物理规律”里包含了麦克斯韦方程组,那么狭义相对性原理就可以推出光速不变.(由狭义相对性原理+光速不变,是绝对推不出麦克斯韦方程组的）
题外话,甚至作为公理化体系楷模的《几何原本》,有很多命题也不自觉的用了没有提到的公理,如果有兴趣你可以参看克莱因的《古今数学思想》.