第2部分

請關閉瀏覽器的閱讀/暢讀/小說模式並且關閉廣告遮蔽過濾功能，避免出現內容無法顯示或者段落錯亂。

一個領域中居然會無效，這從先驗的觀點來看是不大可能的。

現在我們來討論第二個論據，這個論據以後還要談到。如果相對性原理（狹義）不成立，那麼，彼此作相對勻速運動的K、K'、K〃等一系列伽利略座標系，對於描述自然現象就不是等效的。在這個情況下我們就不得不相信自然界定律能夠以一種特別簡單的形式來表述，這當然只有在下列條件下才能做到，即我們已經從一切可能有的伽利略座標系中選定了一個具有特別的運動狀態的座標系（K）作為我們的參考物體。這樣我們就會有理由（由於這個座標系對描述自然現象具有優點）稱這個座標系是“絕對靜止的”，而所有其他的伽利略座標系K都是“運動的”，舉例來說，設我們的鐵路路基是座標系K0，那麼我們的火車車廂就是座標系K，相對於座標系K成立的定律將不如相對於座標系K0成立的定律那樣簡單。定律的簡單性的此種減退是由於車廂K相對於K0而言是運動的（亦即“真正”是運動的）。在參照K所表述的普遍的自然界定律中，車廂速度的大小和方向必然是起作用的。例如，我們應該預料到，一個風琴的大小和方向必然是起作用的。例如，我們應該預料到，一個風琴管當它的軸與運動的方向平行時所發出的音調將不同於當它的軸與運動的方向垂直時所發出的音調。由於我們的地球是在環繞太陽的軌道上執行，因而我們可以把地球比作以每秒大約30公里的速度行駛的火車車廂。如果相對性原理是不正確的，我們就應該預料到，地球在任一時刻的運動方向將會在自然界定律中表現出來，而且物理系統的行為將與其相對於地球的空間取向有關。因為由於在一年中地球公轉速度的方向的變化，地球不可能在全年中相對於假設的座標系K0處於靜止狀態。但是，最仔細的觀察也從來沒有顯示出地球物理空間的這種各向異性（即不同方向的物理不等效性）。這是一個支援相對性原理的十分強有力的論據。

6．經典力學中所用的速度相加定理

假設我們的舊相識，火車車廂，在鐵軌上以恆定速度v行駛；並假設有一個人在車廂裡沿著車廂行駛的方向以速度w從車廂一頭走到另一頭。那麼在這個過程中，對於路基而言，這個人向前走得有多快呢？換句話說，這個人前進的速度W有多大呢？唯一可能的解答似乎可以根據下列考慮而得：如果這個人站住不動一秒鐘，在這一秒鐘裡他就相對於路基前進了一段距離v，在數值上與車廂的速度相等。但是，由於他在車廂中向前走動，在這一秒鐘裡他相對於車廂向前走了一段距離兒也就是相對於路基又多走了一段距離w，這段距離在數值上等於這個人在車廂裡走動的速度。這樣，在所考慮的這一秒鐘裡他總共相對於路基走了距離W=v＋w。我們以後將會看到，表述了經典力學的速度相加定理的這一結果，是不能加以支援的；換句話說，我們剛才寫下的定律實質上是不成立的。但目前我們暫時假定這個定理是正確的。

7．光的傳播定律與相對性原理的表面牴觸

在物理學中幾乎沒有比真空中光的傳播定律更簡單的定律了，學校裡的每個兒童都知道，或者相信他知道，光在真空中沿直線以速度c=300，000公里／秒傳播。無論如何我們非常精確地知道，這個速度對於所有各色光線都是一樣的。用力如果不是這樣，則當一顆恆星為其鄰近的黑暗星體所掩食時，其各色光線的最小發射值就下會同時被看到。荷蘭天文學家德西特（De　Sitter）根據對雙星的觀察，也以相似的理由指出，光的傳播速度不能依賴於發光物體的運動速度。關於光的傳播速度與其“在空間中”的方向有關的假定即就其本身而言也是難以成立的。

總之，我們可以假定關於光（在真空中）的速度c是恆定的這一簡單的定律已有充分的理由為學校裡的兒童所確信。誰會想到這個簡單的定律競會使思想周密的物理學家陷入智力上的極大的困難呢？讓我們來看看這些困難是怎樣產生的。

當然我們必須參照一個剛體（座標系）來描述光的傳播過程（對於所有其他的過程而言確實也都應如此）。我們再次選取我們的路基作為這種參考系。我們設想路基上面的空氣已經抽空。如果沿著路基發出一道光線，根據上面的論述我們可以看到，這道光線的前端將相對於路基以速度c傳播現在我們假定我們的車廂仍然以速度v在路軌上行駛，其方向與光線的方向同，不過車廂的速度當然要比光的速度小得多。我們來研究一下這光線相對於車廂的傳播速度問題。顯然我們在這裡可以應用前一節的推論，因為光線在這晨就充當了相對於