愛因斯坦的斷言#

危機：光速相對於什麼？#

前面我們知道，麥克斯韋方程組（Maxwell’s equations）預言了光速（speed of light） c。但這個速度是相對於什麼測量的？以太（aether）實驗失敗了，光速似乎不是相對於以太。那光速到底相對於誰？

愛因斯坦的大膽回答：相對性原理#

愛因斯坦（Albert Einstein）提出了一個極其大膽的斷言——相對性原理（principle of relativity）：

• 在所有做勻速直線運動（或靜止）的參考系中，物理定律都是完全相同的
• 這是對伽利略（Galileo Galilei）相對性原理的根本性擴展：伽利略只說力學定律相同，愛因斯坦說一切物理定律都相同，包括電磁學

既然麥克斯韋方程組在所有慣性參考系（inertial reference frame）中都相同，那麼方程組給出的光速也必須在所有參考系中都相同。光速 c = 299,792,458 m/s 是一個絕對常數，不相對於任何東西。

光速不變的革命性後果#

• 光速不隨光源運動而改變
• 光速不隨觀察者運動而改變
• 這與我們的日常直覺完全矛盾
• 為了讓光速不變成立，我們必須徹底改變對時間和空間的理解

物理學家的工作方式#

物理學家不僅僅是「解題」——他們更重要的工作是提出假說，大膽猜測世界的運行規則，然後去驗證。愛因斯坦的天才在於他的**「物理直覺」**——敢於做出大膽的假設，而這些假設後來都被實驗證實了。