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从狭义相对论的相对性原理难道不能推出光速不变原理么?

2013-07-02知识

相对论中提到的光速,并不强调「光」或者「电磁波」这一物理现象。光速不变原理是说,「存在一个速率,当一个惯性观者观察到一个物体以这个速率运行时,以任意运动状态运动的其他观者都会观察到该物体以这个速率运动」。只是「光」或者「电磁波」恰好以这个速度运动,所以我们称这个速度为光速。事实上,相对论和「光」或者「电磁波」没有必然的联系。

传递强相互作用力的胶子也以光速运动。只是因为强力是短程力,胶子的作用范围在原子核量级,不易直接观察,因此我们才选择了光子而不是胶子命名这个速度。(事实上,狭义相对论发表的时候强相互作用力还没有被发现,更可能的原因是一开始使用了光子命名这个速度,但后来没有更正。)相对论与电磁理论没有必然联系,正如相对论与强相互作用力理论没有必然联系一样。

狭义相对论的核心观点,即「两个事件的闵可夫斯基线长对任意的惯性观者都相同」,这一规律是时空的固有属性,不依赖与时空中的某个特定的物理现象(如光子或者胶子)。

因此,光速不变原理独立于狭义相对性原理。因为光速不变原理中的光速和光没有什么必然联系,而狭义相对论在逻辑上也不依赖电磁理论而存在,正如狭义相对论不依赖于强相互作用力理论存在一样。不论电磁波还是胶子场,它们只是相对论所描述的时空中的具体的物理现象,是时空的固有属性(闵氏线长不变)的一种体现,而不是这个固有属性的构成要件。