狹義與廣義相對論淺說 · 14．相對論的啟發作用

我們在前面各節的思路可概述如下。經驗導致這樣的論斷，即一方面相對性原理是正確的，另一方面光在真空中的傳播速度必須認為等於恆量ｃ。把這兩個公設結合起來我們就得到有關構成自然界過程諸 事件 的直角坐標ｘ，ｙ，ｚ和時間ｔ在量值上的變換定律，關於這一點，與經典力學不同，我們所得到的不是伽利略變換，而是洛倫茲變換。 在這個思考過程中，光的傳播定律——這是根據我們的實際知識有充分理由加以接受的一個定律——起了重要的作用。然而一旦有了洛倫茲變換，我們就可以把洛倫茲變換和相對性原理結合起來，並將得出的理論總括如下： 每一個普遍的自然界定律必須是這樣建立的，若我們引用新的坐標系Ｋ』的空時變量ｘ』，ｙ』，ｚ』，ｔ』來代替原來的坐標系Ｋ的空時變量ｘ，ｙ，ｚ，ｔ，則經過變換以後該定律仍將取與原來完全相同的形式。這裡，不帶撇的量和帶撇的量之間的關係就由洛倫茲變換公式來決定。或簡言之，普遍的自然界定律對於洛倫茲變換是協變的。 這是相對論對自然界定律所要求的一個明確的數學條件。因此，相對論在幫助探索普遍的自然界定律中具有寶貴的啟發作用。反之，如果發現一個具有普遍性的自然界定律並不滿足這個條件的話，就證明相對論的兩個基本假定之中至少有一個是不正確的。現在讓我們來看一看到目前為止相對論已確立了哪些普遍性結果。