光速不变
光速不变是由麦克斯韦电磁场方程组得出的结论,意思是,对于任意观察者,真空光速恒为c——约300 000km/s,而于观察者之间的相对运动无关。
起初人们认为,光速不变是相对于“以太”而言,但迈克耳孙-莫雷实验证实了“以太”不存在。这个实验的思路很简单,如果以太存在,光速相对于以太恒定是c,而因为地球在以太中运动,所以在不同方向上测得的光速应当不同。实验试图观测两束垂直的光线在不同方向上干涉条纹的变化并以此计算出地球在以太中的运动速度,但结论却令人失望。实验者没有观察到干涉条纹有任何变化,这只能说明以太不存在——或者地球相对于以太绝对静止,不过这违反了牛顿力学,也这不在我们讨论的范围内。
我们看到的恒星都是圆点——至少不是线条——这也可以作为证明光速不变的证据。简要说明如下:假设恒星发出速度为C与c的两种光(C>c),当C速度的光到达观察者的视网膜时,c速度的光仍在太空传播,经过一定的时间后,c速度的光被观察到,但此时因为观察者随地球自转或者公转,星光与地面的夹角势必发生变化,在观察者看来就是光源的位置变了,即观察者会看到两个光源。考虑到光速从C到c连续变化的可能性更大,因此,观察者更可能看到一条亮线,这显然与事实不符。