簡單的頒發證書儀式過后,邁克爾遜對李諭說“按照傳統,我們要與新入會員進行一次物理學的研討。”
李諭說“沒有問題,會長請。”
邁克爾遜想了想說“不若就采用我擅長的光學領域吧。閣下一定知道,當今物理學界對于光速不變一事至今無法給出解釋,甚至英國的物理學泰斗開爾文勛爵將其稱為一朵烏云。”
邁克爾遜提出這問題太切合了,畢竟此朵烏云就是他的邁克爾遜莫雷試驗帶來的。
李諭說“的確是一朵不得了的烏云,因為光速不變無法用經典的力學理論詮釋。”
邁克爾遜說“問題正是出在這里,很多人隱隱能夠感覺到它背后似乎藏著什么自然界的奧秘,所以不少人嘗試從理論上解釋或者證明它。”
李諭卻說“我想光速不變根本無法解釋也無法證明,因為這本身就是最基本的一個物理量,就像玻爾茲曼常數等。”
邁克爾遜說“但依照麥克斯韋先生的方程組,光速可以推導出來。”
邁克爾遜說的推導,就是利用麥克斯韋方程組進行光速計算。
過程涉及了一些較為高深的數學內容,不過總體上并不是特別難,不用專門的數學系,物理系的學生也可完成。
畢竟后世的物理專業離不開重要的數學工具。
總之經過一系列如張量、旋度的代入后,就可以得到一個光速非常簡單的表達式
c1eμ。
受限于格式,分母有根號沒打出來,不過不影響理解。
總之最后光速可以僅由兩個常數決定,即真空介電常數e與真空磁導率μ。
既然后兩個都是常數,那光速自然也是常數。
麥克斯韋與狹義相對論相距只有01毫米。
但在狹義相對論誕生的前夜,麥克斯韋未能想明白為什么光速成了一個常數,這是個超級棘手的問題。
不過實際上,現代人都明白,嚴格意義上,我們不能說麥克斯韋方程組推出了光速或證明了光速不變原理,以上的推導僅僅是給出了光速與電導率和磁導率的關系。
于是李諭說道“會長先生,您作為優秀的物理學家,一定知道,自古以來很多最基本的物理道理都無法進行證明。”
“無法證明”邁克爾遜本來想反駁,但自己畢竟浸飲于光速測量太多年,深知不會有錯,或許無法證明真的就是答桉。
李諭繼續說“柯南道爾先生的福爾摩斯探桉集中,福爾摩斯對華生說過這么一句話,當你排除一切不可能的情況,剩下的,不管多難以置信,那都是事實。”
看過相關電影或者影視劇的一定非常有印象,這句話用英文說出來也挺酷。
邁克爾遜說“我看過這套優秀的推理集,你的引用頗有道理。如果誠如你所說,光速不變無法證明,那它豈不成了一個公理或者公設”
李諭鄭重說“沒錯”
邁克爾遜倒吸一口涼氣,數學史上堪稱革命般的轟轟烈烈第五公設近在眼前,他不得不表示出了極大的震撼。
所謂公設,就是無需證明的基本原理。
歐幾里得用五個公設便推演出了龐大的歐式幾何,即大家熟知的經典幾何學,五大公設看起來都非常基礎
一任意一點到另外任意一點可以畫直線
2一條有限線段可以繼續延長
三以任意點為心及任意的距離可以畫圓