但是對於靜止在地面上的我來講,籃球運動的距離顯然不是兩米,肯定比兩米要長(具體多長要看公車速度),但上下運動一個來回用時仍舊是一秒。
這說明,在一秒的時間裡,在我看來籃球運動的距離更遠。時間不變,距離變長了,速度等於距離除以時間, 也就是籃球運動的速度變快了!(注意我加粗的這句話,很重要,要與光速對比)
下面進行思想實驗,把上面的籃球換成光子,也就是所謂的光子鍾。
你乘坐一艘飛船,光子鍾放在一艘高速飛行的飛船上,光子在光子鍾里就像籃球那樣上下來回運動。
同樣地,你會看到光子上下運動,而地球上的我會看到光子斜線運動。同樣的時間裡,我會看到光子運動的距離更長。
到這裡,一切正常。
最大的不同在於,光子與籃球有個本質的不同:光速是恆定不變的,而籃球的速度是可變的。
光速在任何參照系任何運動狀態下都保持恆定,都是30萬公里每秒。這就是光速不變原理。這個原理是狹義相對論的基本前提之一,也是一種假設(假設的原理我們為何還要接受?科學理論的本質其實就是假設,然後驗證。以後文章會詳述)。
麥克斯韋方程組也推導了光速只與真空的介電常數和磁導率有關,與參照系無關,因為公式中並沒有出現任何參照系。下面公式中的分母部分分別是介電常數和磁導率: