第一次聽說愛因斯坦不知道麥克斯韋的工作。麥克斯韋去世時愛因斯坦才8個月,愛因斯坦第一篇論文名為“論動體的電動力學”。 麥克斯韋方程組預言了電磁波(在沒有電荷和電流的自由空間,麥克斯韋方程組將簡化為一個速度為c的波動方程),但是根據牛頓力學,在伽利略變換下,不可能存在一個絕對速度在所有參照系中都一樣,因此當時的認識是,麥克斯韋方程組只能在一個特殊的參照系中成立,這就是大名鼎鼎的“以太”。另一個理由是,當時知道的所有的波都必須在介質中傳播,因此以太也被認為是一種相對於絕對空間靜止的介質,那麼如果能找到以太,那麼也就找到了絕對空間和絕對運動。而且當時對光的認識,使人們對以太的性質作了很多猜測,當時的形勢是,萬事俱備,只差實際找到以太了。 著名的邁克耳遜-莫雷實驗即為了尋找以太。然而實驗並沒有發現以太,因此很多人提出各種修正的理論來挽救以太,其中就包括洛倫茲,他提出了著名的洛倫茲變換。但他們的理論都是在承認以太的基礎上對以太理論進行修修補補(比如說拋棄以太相對於絕對空間靜止的觀念,而認為以太可以被牽引)。1905年,時年26歲的愛因斯坦大膽地提出了,電磁波可以在真空中傳播,不需要任何介質,絕對空間是不存在的,所有慣性參照系(牛頓第一定律成立的參照系)都是平權的,麥克斯韋方程組在任意慣性系中成立,光速在任意慣性系中不變。 於是這成為了狹義相對論的基本假設,以此發展出狹義相對論,而它的正誤則由實驗檢驗。 至於你題目的問題,物理理論歸根結底是建立在實驗上的,一般不能像要求數學理論那樣完全要求其公理化(而且任何一個公理化體系將會受哥德爾不完備性定理的制約)。狹義相對論並不是只以兩條基本假設作為公理的理論,事實上它還不自覺地隱含了很多其他公理,比如時空的均勻各向同性,比如麥克斯韋方程組,比如在低速下必須過渡為牛頓力學等等。光速不變原理是狹義相對論基本假設之一,但它同時也可由狹義相對性原理+麥克斯韋方程組給出。(既然麥克斯韋方程組在任意參照系成立,那麼其預言地光速自然在任意參照系不變)。愛因斯坦曾經說過,把光速不變作為基本假設只是為了強調。基本上這樣的認識即可以了。因為雖然我們常說狹義相對論是建立在兩條基本假設之上的,但狹義相對性原理本身就並不是一個明確的公理,裡面“物理規律”是什麼就沒有嚴格定義,一般就指的是麥克斯韋方程組以及相對論力學。也就是假如你認為狹義相對性原理的“物理規律”裡包含了麥克斯韋方程組,那麼狹義相對性原理就可以推出光速不變。(由狹義相對性原理+光速不變,是絕對推不出麥克斯韋方程組的) 題外話,甚至作為公理化體系楷模的《幾何原本》,有很多命題也不自覺的用了沒有提到的公理,如果有興趣你可以參看克萊因的《古今數學思想》。
第一次聽說愛因斯坦不知道麥克斯韋的工作。麥克斯韋去世時愛因斯坦才8個月,愛因斯坦第一篇論文名為“論動體的電動力學”。 麥克斯韋方程組預言了電磁波(在沒有電荷和電流的自由空間,麥克斯韋方程組將簡化為一個速度為c的波動方程),但是根據牛頓力學,在伽利略變換下,不可能存在一個絕對速度在所有參照系中都一樣,因此當時的認識是,麥克斯韋方程組只能在一個特殊的參照系中成立,這就是大名鼎鼎的“以太”。另一個理由是,當時知道的所有的波都必須在介質中傳播,因此以太也被認為是一種相對於絕對空間靜止的介質,那麼如果能找到以太,那麼也就找到了絕對空間和絕對運動。而且當時對光的認識,使人們對以太的性質作了很多猜測,當時的形勢是,萬事俱備,只差實際找到以太了。 著名的邁克耳遜-莫雷實驗即為了尋找以太。然而實驗並沒有發現以太,因此很多人提出各種修正的理論來挽救以太,其中就包括洛倫茲,他提出了著名的洛倫茲變換。但他們的理論都是在承認以太的基礎上對以太理論進行修修補補(比如說拋棄以太相對於絕對空間靜止的觀念,而認為以太可以被牽引)。1905年,時年26歲的愛因斯坦大膽地提出了,電磁波可以在真空中傳播,不需要任何介質,絕對空間是不存在的,所有慣性參照系(牛頓第一定律成立的參照系)都是平權的,麥克斯韋方程組在任意慣性系中成立,光速在任意慣性系中不變。 於是這成為了狹義相對論的基本假設,以此發展出狹義相對論,而它的正誤則由實驗檢驗。 至於你題目的問題,物理理論歸根結底是建立在實驗上的,一般不能像要求數學理論那樣完全要求其公理化(而且任何一個公理化體系將會受哥德爾不完備性定理的制約)。狹義相對論並不是只以兩條基本假設作為公理的理論,事實上它還不自覺地隱含了很多其他公理,比如時空的均勻各向同性,比如麥克斯韋方程組,比如在低速下必須過渡為牛頓力學等等。光速不變原理是狹義相對論基本假設之一,但它同時也可由狹義相對性原理+麥克斯韋方程組給出。(既然麥克斯韋方程組在任意參照系成立,那麼其預言地光速自然在任意參照系不變)。愛因斯坦曾經說過,把光速不變作為基本假設只是為了強調。基本上這樣的認識即可以了。因為雖然我們常說狹義相對論是建立在兩條基本假設之上的,但狹義相對性原理本身就並不是一個明確的公理,裡面“物理規律”是什麼就沒有嚴格定義,一般就指的是麥克斯韋方程組以及相對論力學。也就是假如你認為狹義相對性原理的“物理規律”裡包含了麥克斯韋方程組,那麼狹義相對性原理就可以推出光速不變。(由狹義相對性原理+光速不變,是絕對推不出麥克斯韋方程組的) 題外話,甚至作為公理化體系楷模的《幾何原本》,有很多命題也不自覺的用了沒有提到的公理,如果有興趣你可以參看克萊因的《古今數學思想》。