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背景资料 相对论的诞生（第2页）

、伽里略相对性原理

在两个惯性系中，虽然观察到的结果并不相同，一个是10ms，另一个是0ms，但我们却应用了同样的运动定律和速度合成法则，也就是，我们相信：力学规律在任何惯性系中都是相同的。

这就是伽利略相对性原理。

在一个惯性参考系内的任何力学实验都无法判断这个参考系是否相对于另一个参考系做匀速运动或者任何参考系都是平权的。

《关于两种世界体系的对话》：“把你和朋友关在一条大船下的主舱里，让你们带着几只苍蝇、蝴蝶和其他飞虫，舱内放一只大水碗，其中有几条鱼，然后挂上一个水瓶，让水一滴一滴地滴到下面的一个宽口罐里，船停着不动时，你留神观察，虫都以等速向舱内各方向飞行；鱼向各个方向随便游动；水滴滴进下面的罐中，你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，向这一方向不必比另一方向施更多的力。

当船以任何速度前进，只要是匀速的，你将发现，上述观察的现象依旧，你无法用任何现象判定船是运动还是不动……”

…，

、牛顿力学的不变性

力学规律在任何惯性参考系中都是相同的。

还可以表述为：在任何惯性参考系中无法用任何力学实验判断该参考系相当于另一个参考系是静止的还是做匀速直线运动，即任何惯性参考系都是平权的。

二、相对性原理与麦克斯韦电磁规律之间的矛盾（光速引起的困难）

牛顿的伽利略相对性原理是作为基本假设提出来的，它之所以为人们接受承认，一方面是牛顿力学在解决力学问题获得的巨大功；另一方面观察结果与人们的经验相符。

但是十九世纪中叶，人们在研究与物体运动有关的电磁现象时，发现在电磁现象的规律不符合相对性原理。

其中最典型的就是光速的问题：

光是电磁波；由于真空介电常数和磁导率是与参考系无关的常量，因此c也应是与参考系无关。

这就是在任何参考系中测得的光在真空中的速度都应该是同一数值。

但是，根据相对性原理，若以c表示某一参考系K中测得的真空中光的速度，

c′为以u运动的K′系中测得的光在真空中的速度，根据伽利略变换，就应有：c′=c—u

第一种情况人看到的光速应是c，第二种情况应是c+v，第三种情况应是c－v。

但是实验现象表明，不论光源和观察者做怎样的相对运动，光速都是恒定的．

任何参照系中测得的光在真空的速率都应该是这一数值

这一结论还特别为后来的很多精确的实验所证实，最著名的是1887年迈克尔逊和莫雷所做的实验。

它们都明确无误地证明光速的测量结果与光源和测量者的相对运动无关，亦即与参照系无关。

可见光和电磁波的运动不服从伽利略相对原理.光速恒定的特性，同运动的相对性原喇间似乎产生了矛盾？

矛盾激发：“在不同的惯性系中光速不同”

——“任何参考系中光速度都应该是同一数值”

，明相对性原理涉及到接近光速的高速领域产生了明显的困难。

当时人们为了解决这个困难，提出了三种可能：

（1）麦克斯韦电磁理论有错，正确的电磁方程组应满足伽利略不变性。

（）牛顿力学与麦克斯韦电磁理论都对，但麦克斯韦电磁理论只在某一特殊的惯性系成立。