Einstein’s three most important (among others) legacies

4. Einstein’s three most important (among others) legacies • A revolution in our concept of time. • The possibility to convert mass into energy and vice versa. • Gravity as curved spacetime.

5. 你的運動有多快？

6. 你飆的有多快？

7. 速度計 速度計測的是車輪轉速，也就是車對地面的速度。 可是地球不是也在動嗎？

8. 你運動的真實速度是多少？

9. 一個太空中的火箭的真實速度有多快？ 有沒有辦法不靠外在物體，而內在地定義真實速度？ 能不能在火箭上操作某些實驗，這些實驗的結果如果和運動的速度相關，就能如此測量火箭的內在真實速度！

10. 實驗的結果和實驗室的速度到底有沒有關係？ 直覺是實驗室的速度會影響實驗結果。 相對性原則 如果地球在動，我們在地球上為何沒有感覺？

11. 其實這並不是很奇怪。 靜止的小孩向上拋的自由落體

12. 如果卡車是在移動，小朋友還能接到球嗎？ ? http://techtv.mit.edu/collections/physicsdemos/videos/3221-relative-motion-gun

13. 移動中的小孩仍會接到他向上拋出的球 地面的觀察者的觀點 移動的觀察者的觀點 看起來小孩不會感覺他是在移動！

15. 在遊輪中，你幾乎會以為自己是靜止的。 在遊輪上，你看到的世界與靜止時無異。

16. 依據伽利略的觀察，真實速度是無法用實驗測量的！依據伽利略的觀察，真實速度是無法用實驗測量的！

17. 相對性原則 The Principle of Relativity 沒有任何實驗可以讓你分辨實驗者的絕對運動速度！ 覺得自己是靜止的移動中的實驗者對他的實驗結果不覺得驚訝。 他對他的實驗結果覺得合理。 他的實驗結果符合老師所教的物理定律！ 他由實驗結果所歸納出來的物理定律，與靜止的老師所歸納的物理定律一模一樣！

18. 相對性原則 The Principle of Relativity 覺得自己是靜止的移動中的實驗者，他由實驗結果所歸納出來的物理定律，與老師（靜止的）所歸納的物理定律一模一樣！ 這有點像劈腿，如果劈腿被發現了呢？ 如果兩個人對質呢？ 如果覺得自己是靜止的移動中的實驗者，與靜止的老師一起觀察同一個進行中的實驗呢？

19. 他們可以一起觀察移動者所向上拋出的 一個球： 地面 同一事件在兩個相對移動中的觀察者看來，是不一樣的。 車上 球移動的路徑是否剛好使得兩個人歸納出相同的物理定律。 為了驗證，我們需要兩個觀察者對同一事件的觀測結果的關係

20. 從一個觀察者所觀察到的物理量、軌跡等等，另一個觀察者觀察起來會變為另一套值，兩套值之間的關係稱為變換。從一個觀察者所觀察到的物理量、軌跡等等，另一個觀察者觀察起來會變為另一套值，兩套值之間的關係稱為變換。 翻譯表 謝謝！ Thanks! 對同一物理事件，在觀察者改變下，所造成的物理量變換

21. 伽利略變換 所描述的是同一件事，所以兩組量之間有固定的關係！

22. 翻譯表 以等速運動的觀察者，稱為慣性座標系 慣性座標系之間的伽利略變換 你無法從圖上看出來，但你也從不懷疑

23. 時間如一條河流，大家一起共有，穩定而不能改變流速時間如一條河流，大家一起共有，穩定而不能改變流速

24. 時間是共有的

25. 時間是惟一一個真正可以共有共享的東西。 “共有”代表對時間間隔的測量，人人必須相同。 時間是絕對的，獨立於觀察者之外。

26. 翻譯表 慣性座標系之間的伽利略變換

27. 慣性座標系之間的速度的變換

28. 慣性座標系之間的速度的變換

30. 慣性座標系之間的加速度的變換

31. 慣性座標系之間的加速度的變換

32. 物理定律在變換之後，會變成如何？ 兩個觀察者由同一觀察事件所歸納出來的物理定律的關係是甚麼？ 伽利略變換 移動中的實驗者，他由實驗結果所歸納出來的物理定律，與靜止的觀察者所歸納的物理定律一模一樣！ 物理定律再變換的前後形式一模一樣！ 運動軌跡不同只是起始條件不同！

33. 相對性原則 The Principle of Relativity 覺得自己是靜止的移動中的實驗者，他由實驗結果所歸納出來的物理定律，與老師（靜止的）所歸納的物理定律一模一樣！ 沒有任何實驗可以讓你分辨實驗者的絕對運動速度！ 如此你就無法分辨誰是靜止， 靜止與否只是一個相對性的概念，不是絕對的！

34. 非慣性系的變換 物理定律（運動方程式）的形式不同！因此可以分辨是否在運動！

35. 相對性原則 The Principle of Relativity 沒有任何力學實驗可以讓你分辨實驗者的絕對運動速度！

36. 依照伽利略的相對性原則，真實速度是無法用力學實驗測量的！依照伽利略的相對性原則，真實速度是無法用力學實驗測量的！

37. 其他的物理現象呢？ 電磁學的物理定律是否滿足相對性原則？ 電磁學實驗的結果是否與實驗者的運動狀態有關？

38. 磁鐵移動或是迴路移動，實驗結果一樣 電磁學的物理定律似乎滿足相對性原則。 迴路中的電荷靜止故不受磁力，電動勢只能來自電力，因此磁通量改變會引發感應電場。 迴路中的電荷在磁場中運動而受磁力。因而產生電流。 電 Faraday’s Law 磁 在電磁學中，名目雖然會變，但結果似乎與觀察者的運動狀態無關。

39. 描述電磁現象的是馬克斯威爾方程式 馬克斯威爾方程式滿足相對性原則 在不同的觀察座標系中，型式不變。

40. 但愛因斯坦年輕時即注意到一個微妙之處。

42. ？ 火車上的觀察者看到的光速是否與地面看到的不同。

43. 光速 根據伽利略變換，不同運動狀態的觀察者測到的光速似乎應該不同！ 那麼我們測量光速不就可以測量我們觀察者的速度。

44. 但是…..光是很特別的東西！ 光不是東西，光是電磁場的波動，像聲波一樣，它有一定的速度

45. 馬克斯威爾由前人研究結果歸納出四個描述電場與磁場的方程式。馬克斯威爾由前人研究結果歸納出四個描述電場與磁場的方程式。 Maxwell 1874-1879 電場變化會產生磁場，磁場變化會產生電場

46. 電場變化會在旁邊產生磁場，旁邊磁場變化會在旁邊的旁邊產生電場電場變化會在旁邊產生磁場，旁邊磁場變化會在旁邊的旁邊產生電場 一個電荷在加速時周圍電場的變化，會像波一樣的散播開來： 這個波就是電磁波，也就是光。

47. 電磁波的速度也可以預測： 光速的值是馬克斯威爾方程式的預測！

48. 電磁波的速度 光速的值是馬克斯威爾方程式的預測！ 馬克斯威爾方程式滿足相對性原則！ 馬克斯威爾方程式對所有觀察者都正確！ 光速與觀察者的運動狀態無關！

49. 如果Maxwell 方程式遵守相對性原則： 翻譯表 那麼：

50. 依照愛因斯坦的想法，所以Maxwell方程式服從相對性原則依照愛因斯坦的想法，所以Maxwell方程式服從相對性原則 真實速度是無法用電磁實驗測量的！