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YDX: 相對論、科學與邏輯
我在前面一個帖子中提到如何在5分鐘內、初中數學推導出狹義相對論，引發了一些爭論。其實我的原帖中有一個連接，裡面有更詳細的分析，有興趣的可以讀一下 Derivation of Special Relativity from Space-Time Symmetry
愛 因斯坦推導相對論的故事有很多傳說。但在當時，無論從理論上、還是實驗解釋上都需要新的思想。相對論里的變換公式並不是愛因斯坦提出來的，而是洛侖茲為了 解釋光速測量的實驗結果提出的。但愛因斯坦對於結果進行了全新的解釋。相對論的基礎就是所謂光速不變原理（或稱光速不變假設）。也就是說，這個不變性是不 需要證明的“公理”。就像歐幾里得幾何學裡的公理一樣。所謂公理，說穿了，其實就是一種人的經驗，是根據我們對於客觀的觀測發現的而又無法進一步解釋的規 律。比如說，我經常碰到非物理專業的人跟我討論量子物理，用普通的邏輯確實無法理解，因為量子物理已經完全超越了人的直覺和基於直覺的邏輯。普通人進行所 謂邏輯思維的時候，其實其中存在許多隱藏的假設，這些假設並不一定成立。
但 是，光速不變要作為一個基本原理來接受從哲學上來說都是件難事。什麼是光？為什麼偏偏光有這種特性？說句實話，我們今天連光是什麼都沒有搞清楚。根據麥克 斯韋的理論，我們知道光是電磁波，這確實不錯。但隨即，我們發現其實光有粒子特性，最小單元是光子，電磁波是很多光子的宏觀現象，而光子既然是涉及量子物 理，那麼其很多特性就已經無法用常理來理解了。而更“基本”的新理論里，光子是一種超弦。如果我們連光是什麼都不知道，卻假定光速不變，似乎很勉強。因 為，物理學的目的是要尋找最對自然界最基本的解釋。光速如果真的不變，應該有更深層的原因。
在 我的推導中，既沒有光速的假設（根本沒有提到光，因為我都不知道光是什麼東西），也沒有空間維數的考慮。但我做出這樣一個假設，那就是：時間與空間並沒有 區別。這聽起來很奇怪，但是這種奇怪心理只不過被動物性的感官、經驗所限制而已。然而，這並不妨礙我做這個大膽的設想。
接下來，通過極為簡單的推導，就會得出兩個相對論方程，從方程里可以看出，必須有一個單位速度，這個單位速度在任何參照系都是不變的，而且也是最大速度。 而且可以得出靜止質量為0 的粒子將以這個單位速度運行。
那麼剩下的實驗問題就是把這個單位速度用我們平常用的米/秒單位定下來。因為觀測的光子的靜止質量幾乎為0，因此光速就是這個單位速度。
這樣相對論里的所有結果就從時空對稱這個原理推導出來了。
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