車廂走動的人。人相對於路基的速度W在這晨由光相對於路基的速度代替。W是所求的光相對於車廂的速度。我們得到：

w=c…v

於是光線相對於車廂的傳播速度就出現了小於的情況。

但是這個結果是與第5節所闡述的相對性原理相牴觸的。因為，根據相對性原理，真空中光的傳播定律，就象所有其他普遍的自然界定律一樣，不論以車廂作為參考物體還是以路軌作為物體，都必須是一樣的。但是，從我們前面的論述看來，這一點似乎是不可能成立的。如果所有的光線相對於路基都以速度c傳播，那麼由於這個理由似乎光相對於車廂的傳播就必然服從另一定律——這是一個與相對性原理相牴觸的結果。

由於這種牴觸，除了放棄相對性原理或放棄真空中光的傳播的簡單定律以外，其他辦法似乎是沒有的。仔細地閱讀了以上論述的讀者幾乎都相信我們應該保留相對性原理，這是因為相對性原理如此自然而簡單，在人們的思想中具有很大的說服力。因而真空中光的傳播定律就必須由一個能與相對性原理一致的比較複雜的定律所取代。但是，理論物理學的發展徑。具有劃時代意義的洛倫茲對於與運動物體相關的電動力學和光學現象的理論研究表明，在這個領域中的經驗無可爭辯地導致了關於電磁現象的一個理論，而真空中光速恆定定律是這個理論的必然推論。因此，儘管不曾發現與相對性原理相牴觸的實驗資料，許多著名的理論物理學家還是比較傾向於捨棄相對性原理。

相對論就是這個關頭產生的。由於分析了時間和空間的物理概念，人們開始清楚地看到，相對性原理和光的傳播定律實際上絲毫沒有牴觸之處，如果系統地貫乇這兩個定律，就能夠得到一個邏輯嚴謹的理論。這個理論已稱為狹義相對論，以區別於推廣了的理論，對於廣義理論我們將留待以後再去討論。下面我們將敘述狹義相對論的基本觀念。

8．物理學的時間觀

在我們的鐵路路基上彼此相距相當遠的兩處A和B，雷電擊中了鐵軌。我再補充一句，這兩處的雷電閃光是同時發生的。如果我問你這句話有沒有意義，你會很肯定地口答說，“有”。但是，如果我接下去請你更確切地向我解釋一下這句話的意義，那麼你在考慮一下以後就會感到回答這個問題並不象乍看起來那樣容易。

經過一些時間的考慮之後，你或許會想出如下的回答：“這句話的意義本來就是清楚的，無需再加解釋；當然，如果要我用觀測的方法來確定在實際情況中這兩個事件是否同時發生的，我就需要考慮考慮。”對於這個答覆我不能感到滿意，理由如下，假定有一位能幹的氣象學家經過巧妙的思考發現閃電必然總是同時擊中A處和B處的話，那麼我們就面對著這樣的任務，即必須檢驗一下這個理論結果是否與實際相符。在一切物理陳述中凡是含有“同時”概念之處，我們都遇到了同樣的困難。對於物理學家而言，在他有可能判斷一個概念在實際情況中是否真被滿足以前，這概念就還不能成立。因此我們需要有這樣一個同時性定義，這定義必須能提供一個方法，以便在本例中使物理學家可以用這個方法透過實驗來確定那兩處雷擊是否真正同時發生。如果在這個要求還沒有得到滿足以前，我就認為我能夠賦予同時性這個說法以某種意義，那麼作為一個物理學家，這就是自欺欺人（當然，如果我不是物理學家也是一樣）。（請讀者完全搞通這一點之後再繼續讀下去，〕

在經過一些時間的思考之後，你提出下列建議來檢驗同時性，沿著鐵軌測量就可以量出連線AB的長度，然後把一位觀察者安置在距離AB的中點M，這位觀察者應備有一種裝置（例如相互成90度的兩面鏡子），使他用目力一下於就能哆既觀察到且處又觀察到B處。如果這位觀察者的視神經在同一時刻感覺到這兩個雷電閃光，那麼這兩個雷電閃光就必定是同時的。

對於這個建議我感到十分高興，但是儘管如此我仍然不能認為問題已經完全解決，因為我感到不得不提出以下的不同意見，“如果我能夠知道，觀察者站在M處賴以看到閃電的那些光，從且傳播到M的速度與從日傳播到M的速度確是相同，那麼你的定義當然是對的。但是，要對這個假定進行驗證，只有我們已經掌握測量時間的方法才存可能。因此從邏輯上看來我們好象盡是在這裡兜圈子。”

經過進一步考慮後，你帶著些輕蔑的神氣瞟我一眼（這是無可非議的），並宣稱，“儘管如此我仍然維持我先前的定義，因為實際上這個定義完全沒有對光作過任何假定。對於同時性的定義