愛因斯坦第一假設

谷銳譯 原文︰Slaven

全部狹義相對論主要基于愛因斯坦對宇宙本性的兩個假設。

第一個可以這樣陳述︰
所有慣性參照系中的物理規律是相同的

此處唯一稍有些難懂的地方是所謂的“慣性參照系”。舉幾個例子就可以解釋清楚︰

假設你正在一架飛機上，飛機水平地以每小時幾百英里的恆定速度飛行，沒有任何顛簸。一個人從機艙那邊走過來，說︰“把你的那袋花生扔過來好嗎？”你抓起花生袋，但突然停了下來，想道︰“我正坐在一架以每小時幾百英里速度飛行的飛機上，我該用多大的勁扔這袋花生，才能使它到達那個人手上呢？”

不，你根本不用考慮這個問題，你只需要用與你在機場時相同的動作（和力氣）投擲就行。花生的運動同飛機停在地面時一樣。

你看，如果飛機以恆定的速度沿直線飛行，控制物體運動的自然法則與飛機靜止時是一樣的。我們稱飛機內部為一個慣性參照系。（“慣性”一詞原指牛頓第一運動定律。慣性是每個物體所固有的當沒有外力作用時保持靜止或勻速直線運動的屬性。慣性參照系是一系列此規律成立的參照系。

另一個例子。讓我們考查大地本身。地球的周長約40，000公里。由于地球每24小時自轉一周，地球赤道上的一點實際上正以每小時1600公里的速度向東移動。然而我敢打賭說Steve Young在向Jerry Rice（二人都是橄欖球運動員。譯者注）觸地傳球的時候，從未對此擔心過。這是因為大地在作近似的勻速直線運動，地球表面幾乎就是一個慣性參照系。因此它的運動對其他物體的影響很小，所有物體的運動都表現得如同地球處于靜止狀態一樣。

實際上，除非我們意識到地球在轉，否則有些現象會是十分費解的。（即，地球不是在沿直線運動，而是繞地軸作一個大的圓周運動）

例如︰天氣（變化）的許多方面都顯得完全違反物理規律，除非我們對此（地球在轉）加以考慮。另一個例子。遠程炮彈並非象他們在慣性系中那樣沿直線運動，而是略向右（在北半球）或向左（在南半球）偏。（室外運動的高爾夫球手們，這可不能用于解釋你們的擦邊球）對于大多數研究目的而言，我們可以將地球視為慣性參照系。但偶爾，它的非慣性表征將非常嚴重（我想把話說得嚴密一些）。

這里有一個最低限度︰慣性系是一個靜止或作勻速直線運動的系。愛因斯坦的第一假設使此類系中所有的物理規律都保持不變。運動的飛機和地球表面的例子只是用以向你解釋這是一個平日里人們想都不用想就能作出的合理假設。誰說愛因斯坦是天才？