第二章   假  设

电磁相对论有两个基本假设，惯性系平等和光速不变假设。本书不把相对性原理作为单独假设，而是把相对性原理与惯性系结合在一起，采用惯性原理的说法。只要是惯性系，则相对性原理一定成立，只要相对性原理成立，则一定是惯性系。

2.1  惯性系平等假设

惯性系平等是指两个惯性系之间的关系，在什么情况下两个惯性系平等，在什么情况下不平等。

1. 惯性系平等

无论惯性系之间是相对静止，还是相对运动，它们都是等同的，这就是惯性系平等。这使惯性系的概念绝对化了，从而避免了不应有的悖论。

例如，惯性系S′系中有一电磁现象，无论S′系是静止，还是惯性运动，都不影响该电磁现象。所谓静止和运动都是相对S系而言。

2. 本征值（绝对量）

图1中，S系与S′系的原点重合，从原点发出光矢OA。

S系和S′系中应有相同的OA，如图2所示。
 

         



图2

图1和图2表明两个惯性系在相对静止情况下，它们互相平等，并且有下面的关系：
                                    （1）

当S系与S′系相对运动时，如图3所示。根据惯性系平等，关系式（1）仍然成立。

上图中光矢量OA与O′A′是相同的，即把它们叫本征值或绝对量。O′A′的投影O′B′也是绝对量。

2. 观测量

    事实上，当S系与S′系相对运动时，如图4所示。
　

S系中的观测者，观测S′系中的O′A′时，得到的结果是O′A。于是，在S系看来，有：
                                                 （2）

显然，关系（2）与关系（1）不同了。本来绝对相等的量变得不相等了，如图5所示。
　

图5中， O′A应当是S′系中的O′A′，但是它在S系中表现为O′A。

O′A不等于OA，叫观测效应。O′A叫观测值。

注意：S′系中不存在O′A，O′A只是S系中的观测值。S′系中只有图4中的O′A′。

可以看出，就观测地位而言，S系与S′系是不平等的。一个是观测者，一个是被观测对象。

3. 解读惯性系平等

很明显，惯性系平等必须有两个惯性系，这是与相对性原理不同的地方。

    （1）惯性系全同

惯性系平等的重要理念是，S系与S′系是全同的，无论它们之间是否存在相对运动。

      （2）观测效应

      从惯性系平等得到的重要结果是，当惯性系之间相对运动时，将产生观测效应。

      （3）惯性系不平等

从惯性系平等得到的最重要的结论是，对于观测而言，惯性系是不平等的。S系是观测者，S′系是被观测的对象。两者的地位是不允许互换的，不允许S′系对S系观测，或者说这样的观测没有意义。

      （4）绝对量

      惯性系平等中的绝对量就是本征值的概念。

      （5）惯性系平等的真谛

      首先认定（图5）。

      然后认为 是观测效应，从而建立了洛仑兹变换。