是根據光速不變推出麥克斯韋方程組還是從麥克斯韋方程組推出光速不變的?


其實都不是。光速不變原理是相對論的一條基本假設,是無法從理論上加以證明的。

但是Maxwell方程組確實暗示著光速不變,可以說Maxwell方程組啟發了狹義相對論。根據Maxwell方程組可以推出電磁波所滿足的波動方程


abla^2vec{E}-muepsilonfrac{partial^2vec{E}}{partial t^2}=0\

abla^2vec{H}-muepsilonfrac{partial^2vec{H}}{partial t^2}=0

得知電磁波傳播速度v=frac{1}{sqrt{muepsilon}}。一個自然的問題是這個速度是相對什麼參考系的?在推導Maxwell方程組的過程中並沒有預先指定一個更優先的參考系,所以最自然的想法便是在所有慣性系中光速都是v=frac{1}{sqrt{muepsilon}}。這個想法雖然自然,但在當時的背景下需要很大的勇氣。


這倆玩意在原理上是互相充要的,說不出誰推出誰,兩者都是狹義相對論時空特性的體現,說回來磁場本身就是電場的相對論效應,所以整個麥克斯韋方程組已經是對狹義相對論的描述了,這個描述求解電磁波場能回到光速不變的結論,相對而言光速不變更簡潔,而麥組更具體……

至於歷史上講,是先有麥氏方程,然後這貨預言了電磁波還算出了光速,而且也提出了這tm算出來是個常數到底是想對誰的問題,卻一直沒敲定,但是真正把光速不變作為基本假設還是徹底否定以太的狹義相對論開始。


所謂光速不變這條基本假設實際上是另一條基本假設的自然推論。既然物理規律在所有慣性系中相同,當然maxwell方程組也相同,那光作為電磁波速度在所有慣性系中相同是自然而然的事情。所以嚴格來講光速不變不是基本假設,只是由於歷史原因沿用至今。


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