超弦理论第八讲弦论的相对论基础，光速不变和相对性原理

　　上文简单讲述了一下狭义相对论，它颠覆了我们对于时空的认知。今天主要来讲一下狭义相对论两个十分重要的结论：光速不变和相对性原理。
　　上文就简单介绍过，爱因斯坦就是在麦克斯韦光是电磁波的基础之上发展出了狭义相对论。这个事实变革了，我们对于运动的认知。
　　在传统的牛顿世界观里，运动是相对的。我们在计算物体的位置和速度的时候，总需要确定我们的参考系的位置。但是，光和电磁波就完全不一样，我们以为我们朝着光的方向奔跑，光的速度就相对来说会更慢一些。但一个世纪以来，大量的实验都证明了在一切观测者看来，无论我们取何种标准作为参考系。光都保持着恒定的每秒30万千米的速度前行着。
　　在我们直觉看来，这种观念实在是很荒唐。无论我们是向着光跑，还是对着光跑，他就在那里，不增也不减，这些性质实在是不符合我们的日常经验。不过这就是科学，这就是事实。
　　1913年，荷兰物理学家德西特提出了快速运动的双星，可以用来测量光源的运动对光速的影响。过去100年中，我们做过许多类似的测量，但在所有实验中都直接证明了，光的确是一个常数。
　　我们大多数人都会对光这种性质感到难以理解，不过这不是我们一个人的问题，过去许多物理学家在没接触相对论之前，也是难以接受它带给我们直觉的冲击。但爱因斯坦不一样，他欣然地接受了这种我们实验证据得出来的客观真理，并以此为基础去挑战我们旧有的世界观。正是因为他大无畏的精神，才让物理学最重要的结论之一，相对论横空出世。
　　另外一个狭义相对论重要的结论，便是相对性原理。
　　设想一下在一个彻底其它没有光源的黑暗太空中，有两个闪着光芒的观测者在彼此运动。无论两个人是在相对运动还是相向运动，他们俩都能够觉得自己是静止的，而看见别人在运动。假设两人都没有感受到其他力的存在，而站在双方的角度来说，他们说的都没有问题。
　　在狭义相对论看来，以上的例子就很好地证明了运动的概念是相对的。我们的运动只有在跟其他事物进行比较的时候才能够显现。
　　当一个观测者不受任何作用力的影响的时候，他们便处于一种不受力的匀速或者静止状态当中。在狭义相对论看来，匀速运动状态或者静止其作用是等效的。
　　只有在力的作用下，才能够改变观测者的速度和运动状态。还是上面那个例子，当某个观测者被其他力的改变的时候，它便能够感觉到自己身体或者运动状态的变化，于是他便可以对另外一个人是静止的还是运动的进行区别。
　　相对性原理是基于一个简单的事实：我们如果要确认我们的运动状态，则必须要明确究竟是谁在用何种方式进行测量。
　　如果我们坐在一辆完全封闭且黑暗的火车上，我们所能感知到的东西，只有火车车厢里面的那些物件。所以无论火车是在运动还是静止，而当它没有加速或者减速的时候，仅仅依靠我们能够观察到的东西，我们是没有办法区别火车究竟是在匀速运动还是静止的。
　　简单来说，相对性原理就是指：当我们不受力的时候，一切运动都只是相对的，唯有通过与其他事物的比较，我们才能够区别我们的运动状态。
　　因此，爱因斯坦以此为推论，得出了一个重要的物理学结论：无论什么物理学定律，对于所有匀速运动的观察者来说，都是相同的。无论我们身处何地，或者两个观测者相对运动状态是怎样的，只要是在观测者看来是保持匀速的，一切得出的物理学结论都将完全相同。
　　好了，以上就是对于相对论中光速不变和相对性原理的简单介绍
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