光速不变公理:在欧氏空间光源的本征参照系中,若光的频率为ω、波长为λ,则光速恒为c=ωλ。
光速不变公理的内涵有两要点:一是光速是光波的相速度(c=ωλ),而不是线速度(c=L/t),不是一个光子在单位时间运动的距离,不是光子的速度。在第十三章我们将看到,正是由于光速的这一内涵以及光速和“米”的循环定义,使光速公理在引力场空间、介质空间同样成立。二是强调观察者与光源相对静止,没有相对运动。
“光速不变公理”也可以简称“光速公理”。“光速不变”是人类在地球表面环境条件下得到的结论,这样的环境条件本质上是欧氏空间。
“光速不变公理”与狭义相对论中的“光速不变原理”在内涵上是不同的。“光速不变公理”仅在光源的本征参照系中成立,而狭义相对论中的“光速不变原理”在光源的非本征参照系中也成立,并且光速是矢量。这里说明三点。(www.daowen.com)
(1)“光速不变公理”表述中的“光源的本征参照系”没有界定该参照系的运动状态,即没有界定参照系在做惯性运动或是加速运动。这是由于:一是宇宙中所有物体都在引力作用下做加速运动,例如迈克耳孙-莫雷实验就是在地面做的,而地面无时无刻都在做加速运动;二是两个相对做加速运动的参照系,不能证明是自己做加速运动还是对方做加速运动。双方都可以认为自己是静止的,是对方在做加速运动。因此“光速不变公理”揭示了“光速与光源的运动无关”。
(2)“光速不变公理”在一定意义上揭示了时空是绝对的,因此“迈克耳孙-莫雷实验”是产生时空学的前提条件。
(3)公理只强调了公理成立于欧氏空间。没有对空间的具体环境限制,如没有说明空间的引力场状况或介质状况,表示空间环境是真实的欧氏空间环境,不是人工环境。
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