物含妙理總堪尋：從愛因斯坦到霍金（簡體書）

3、走向狹義相對論
愛因斯坦獨辟蹊徑
愛因斯坦沒有注意洛倫茲等人的工作，也沒有注意邁克耳孫實驗，他主要抓住的是斐索實驗與光行差實驗的矛盾。光行差與邁克耳孫實驗的矛盾體現在運動介質是否拖動以太上。光行差現象表明，作為介質的地球完全沒有拖動以太；邁克耳孫實驗則表明，似乎地球完全拖動了附近的以太。斐索實驗研究了流水對光速的影響，其結論是作為介質的流水似乎部分地拖動了以太，但又沒有完全拖動。這也與光行差現象認為運動介質完全不拖動以太的結論相沖突。愛因斯坦認識到解決上述矛盾最簡單的方法就是放棄以太理論，不承認有以太存在。
愛因斯坦深受奧地利物理學家兼哲學家馬赫影響。他閱讀過馬赫的著作《力學史評》，在這本書中，馬赫勇敢地批判占統治地位的牛頓的絕對時空觀，認為根本就不存在絕對空間和絕對運動，也不存在以太，一切運動都是相對的。愛因斯坦接受馬赫相對運動的思想，認為觀測不到的東西都不應該輕易相信其存在，哪個實驗證明了存在絕對空間？誰看見過以太？因此以太理論和絕對空間概念都應該放棄。他認為伽利略變換不等于相對性原理。他考慮了①麥克斯韋電磁理論（包括真空中的光速c是常數的結論），②相對性原理與③伽利略變換之間的矛盾，認為“麥克斯韋電磁理論”和“相對性原理”比伽利略變換更基本。他認識到，如果既堅持“相對性原理”又堅持“麥克斯韋電磁理論”，就必須承認真空中的光速在所有慣性系中都是同一個常數c，即必須承認“光速不變”。他把“光速不變”看作一條基本原理，稱為“光速不變原理”。注意，“光速不變原理”不是說在同一慣性系里真空中的光速處處均勻各向同性，是一個常數c，而是說在任何慣性系中測量，真空中的光速都是同一個常數c，光速與光源相對于觀測者的運動速度無關。
愛因斯坦得出光速不變原理不是偶然的，而是經歷了長時間的思考過程。