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YDX: 相对论、科学与逻辑
我在前面一个帖子中提到如何在5分钟内、初中数学推导出狭义相对论，引发了一些争论。其实我的原帖中有一个连接，里面有更详细的分析，有兴趣的可以读一下 Derivation of Special Relativity from Space-Time Symmetry
爱 因斯坦推导相对论的故事有很多传说。但在当时，无论从理论上、还是实验解释上都需要新的思想。相对论里的变换公式并不是爱因斯坦提出来的，而是洛仑兹为了 解释光速测量的实验结果提出的。但爱因斯坦对于结果进行了全新的解释。相对论的基础就是所谓光速不变原理（或称光速不变假设）。也就是说，这个不变性是不 需要证明的“公理”。就像欧几里得几何学里的公理一样。所谓公理，说穿了，其实就是一种人的经验，是根据我们对于客观的观测发现的而又无法进一步解释的规 律。比如说，我经常碰到非物理专业的人跟我讨论量子物理，用普通的逻辑确实无法理解，因为量子物理已经完全超越了人的直觉和基于直觉的逻辑。普通人进行所 谓逻辑思维的时候，其实其中存在许多隐藏的假设，这些假设并不一定成立。
但 是，光速不变要作为一个基本原理来接受从哲学上来说都是件难事。什么是光？为什么偏偏光有这种特性？说句实话，我们今天连光是什么都没有搞清楚。根据麦克 斯韦的理论，我们知道光是电磁波，这确实不错。但随即，我们发现其实光有粒子特性，最小单元是光子，电磁波是很多光子的宏观现象，而光子既然是涉及量子物 理，那么其很多特性就已经无法用常理来理解了。而更“基本”的新理论里，光子是一种超弦。如果我们连光是什么都不知道，却假定光速不变，似乎很勉强。因 为，物理学的目的是要寻找最对自然界最基本的解释。光速如果真的不变，应该有更深层的原因。
在 我的推导中，既没有光速的假设（根本没有提到光，因为我都不知道光是什么东西），也没有空间维数的考虑。但我做出这样一个假设，那就是：时间与空间并没有 区别。这听起来很奇怪，但是这种奇怪心理只不过被动物性的感官、经验所限制而已。然而，这并不妨碍我做这个大胆的设想。
接下来，通过极为简单的推导，就会得出两个相对论方程，从方程里可以看出，必须有一个单位速度，这个单位速度在任何参照系都是不变的，而且也是最大速度。 而且可以得出静止质量为0 的粒子将以这个单位速度运行。
那么剩下的实验问题就是把这个单位速度用我们平常用的米/秒单位定下来。因为观测的光子的静止质量几乎为0，因此光速就是这个单位速度。
这样相对论里的所有结果就从时空对称这个原理推导出来了。
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