世界一片混乱 ，一位携主角光环的少年横空出世 ， 挽狂澜于既倒 ， 扶大厦之将倾 。 最后世界又重归于和平 ， 全剧终 。
这里要出场的主人公 ， 就是家喻户晓 ， 如雷贯耳的 爱因斯坦 。 他给出的解决方案 ， 就是大名鼎鼎的 狭义相对论 。
那么 ，爱因斯坦究竟是如何平定 牛顿和 麦克斯韦的战争的？他又是如何回答“ 麦克斯韦方程组是否满足相对性原理？”这个灵魂拷问的呢？
先不急着要答案 ， 我们先来看看这个问题到底难在哪 。
《狭义与广义相对论浅说》
[美]阿尔伯特·爱因斯坦 著；张卜天译
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01-电磁疑难
麦克斯韦提出麦克斯韦方程组以后 ， 就预言 光是一种电磁波 ， 并算出了电磁波的速度 。
然后 ， 奇怪的事情就发生了： 麦克斯韦在没有选定任何参考系的情况下 ， 就直接从方程组推出了电磁波的速度等于光速c（具体细节可以参考之前的文章 《见证奇迹的时刻：如何从麦克斯韦方程组推出电磁波？》 ） 。
如果你是第一次听这句话 ， 你可能并不了解事情到底怪在哪 ， 那我再解释一下 。
大家都知道 ， 我们在谈论 速度时 ， 一定要先指明 参考系 。 我坐在高铁上没动 ， 那是以 火车为参考系；如果以 地面为参考系 ， 那我就是以 300km/h的速度在飞驰 。

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所以 ， 单独谈论我的速度是没有任何意义的 。你一定要先指明参考系 ， 是在 地面还是 火车上看 ， 然后才能谈论我的速度 。
同理 ， 我们在谈论 光的速度时 ， 一样也要先指明 参考系 。
那么 ， 从 麦克斯韦方程组推出的 电磁波速度到底是哪个 参考系下的速度呢？
因为电磁波的速度是直接从 麦克斯韦方程组推出来的 ， 所以 ， 只要麦克斯韦方程组在某个 参考系里成立 ， 我们就可以说 电磁波在这个参考系里的速度是 光速c 。
于是 ， 上面的问题就有了一个 等价的提法： 麦克斯韦方程组到底在哪个参考系下成立？
如果麦克斯韦方程组在 所有的惯性系下都成立（即 满足相对性原理） ， 那我们就可以说电磁波在 所有的惯性系下的速度都是光速c 。
如果麦克斯韦方程组只在某些 特殊的参考系下成立（即 不满足相对性原理） ， 那么我们就只能说电磁波只在这些 特殊的参考系下的速度是光速c 。
于是 ， 我们又进一步把“ 麦克斯韦方程组到底在哪个参考系下成立？”变成了“ 麦克斯韦方程组是否满足相对性原理？” 。

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这个逻辑大家一定要理清楚 ， 不然下面就没法继续了 。
不过 ， 认为 麦克斯韦方程组满足 相对性原理 ， 也就是认为“ 电磁波在所有惯性系下的速度都是光速c”太过离经叛道 ， 也完全违反我们的直觉 。
你想想 ， 在所有参考系里速度都一样是个什么概念？
假设有位列车员在 300km/h的高铁上以 5km/h速度朝 车头走去 ，火车上的人会觉得他的速度是 5km/h ，地面上的人会觉得是 300+5=305km/h 。
他们当然会觉得觉得列车员的速度 不一样 ， 而且就差了 火车速度的300km/h 。 如果你非要说 一样 ， 那估计有人要建议你去看眼科了 。
同样的 ， 如果把 列车员换成一束 光 ， 我们 可能也会觉得 火车上和 地面上观察到的光速不一样 ， 并且认为它们之间就差了一个 300km/h 。
也就是说 ， 从 常识来看 ， 我们并 不认为电磁波在所有惯性系里都是光速c 。 这等于是在说：我们并 不认为麦克斯韦方程组在所有的惯性系下都成立 ， 即 麦克斯韦方程组不满足相对性原理 。