什麼是狹義相對論呢?

狹義相對論為愛因斯坦所提出的理論, 這個理論的發展不但顛覆了物理學的研究方式, 並且對於絕對時間的概念造成衝擊.
狹義相對論的大名, 也許大家都聽過了, 不過我想大多數的人, 都只知道E=mc2這個質能互變公式, 而不知道狹義相對論的基本內容, 讓我們敘述一下狹義相對論的基本假設吧.

狹義相對論包括的基本假設有兩個

第一個是"所有的物理定律, 在各個不同的慣性座標系中都相同."
　　　　這裡所指的物理定律, 是說物理定律的內容, 而不是物理定律所計算出的數值.

第二個是"光速為恆定的"
　　　　也就是說, 光速是一個常數(Constant).

我想第一個定律並沒有創新的地方, 因為在古典的伽利略轉換中, 大家都這樣假設著. 而第二個假設的引入, 也使得狹義相對論的座標轉換- 羅倫茲轉換(Lorentz Transformation)與我們所熟悉的伽利略轉換不同.

為什麼愛因斯坦會提出"光速為恆定的"作為狹義相對論的基本假設呢? 這個論點, 是為了解決馬克思威爾的電磁學方程式(Maxwell Equations)的問題. 如果我們利用伽利略轉換, 將馬克思威爾方程式從一個座標系轉換到另一個座標系中, 那麼我們會發現光速改變了. 但是在許多光速的實驗中證明, 光速是恆定的, 因此這代表馬克思威爾方程式, 或是伽利略轉換這兩者之一, 可能出了錯.

這兩個方程式任何一者出了錯, 對於物理界都是個大災難, 馬克思威爾方程式在許多實驗中表現良好, 不但預測了電磁波(光)的存在,而且對於電場磁場的描述也十分正確. 而伽利略轉換則是一個再基本不過的東西, 一旦這個轉換崩毀了, 許多基礎都將動搖. 大家傷透了腦筋, 直到愛因斯坦的出現, 解決了這個問題.

愛因斯坦選擇將光速為恆定的引入狹義相對論, 修正了伽利略轉換, 也修正了牛頓力學, 一舉解決了這個難題, 可說是一個大膽而劃世紀創舉.