要回答这个问题,我们要弄清楚什么是相对论。物理学是一门建立在公理体系基础上的实验科学,也就是说,所有的物理学理论都是建立在符合实验的公理基础上的,其结论的推导和符合实验的情况非常好。互联网上很多人把狭义相对论视为等同于洛伦兹变换。
应该指出的是,狭义相对论比洛伦兹变换出现得晚。而是相对论原理和光速不变原理。相对性原理说,物理学定律在任何统一参照系中都不会改变,而光速原理在任何参照系中都不会改变。因此我们可以通过计算得出结论:光速是最大的。但是在狭义相对论的框架下,无法证明相对论原理和基于此结论的光速不变原理的正确性,只能通过实验来验证。
一般我们说的光速是指真空中的光速,其实不同介质中的光速是不一样的,所以会有折射现象。根据相对论光速是宇宙中的最高速度,无论你如何相对于光移动,测得的光速都是一样的。直到17世纪,人们一直认为光速是无限的,开普勒和笛卡尔也是如此。但是伽利略采取了不同的观点,他认为光速虽然很快,但却是有限的、可测量的。为了证明他的猜测,伽利略在1607年设计了世界上第一个测量光速的实验。他要求A和B站在相距1.5公里的两座山顶上,通过两座山看到光的时间差来计算光速。
但这个时间间隔太短,无法精确测量。最后伽利略的实验失败了,但他打开了人类如何测量光速的真相之门。每当木星的一颗卫星绕过木星时,当它进入木星的阴影时就会发生日食。这与月食类似,月食发生在木星的月亮和太阳之间。但事实上日食的时间是不断变化的。这清楚地表明,地球和木星的位置是不断变化的,地球和木星之间的距离不是一个恒定值,而且这种现象与光速有关。1676年,丹麦天文学家罗默对木星的月亮进行了长期观察。他发现实际上看到卫星日食的时间比预测的要晚10多分钟。他认为这是因为地球和木星之间的距离在增加,所以光到达我们这里的时间也在增加。因此罗默推断,光的速度是有限的。他还计算出光需要11分钟才能走完与地球轨道半径相同的距离。