什麼是光速不變原理?

時間 2021-05-12 05:45:43

1樓:郭德強

在我看來,光速不變原理與聲速不變原理一樣,就是無論是相對於觀察者運動的光源(聲源)或靜止當光源(發射)的光(聲),觀察者接收到光波(聲波)時的光速(聲速)都是相同的。

2樓:日拾一粟

「光速不變」的提法並不能歸功於愛因斯坦。在他之前,早就有人提出了光速不變,只是對「光速不變」的定義不很明確,傾向於理解成光對「以太」的運動速度不變。於是就有人想:

既然光對以太的速度不變,而地球又相對以太運動,那麼我設計乙個實驗,在地球的不同方向上測光速,第一可以證明以太的存在,第二,如果足夠幸運的話,還能測出地球相對以太的速度!於是就有了著名的「麥可遜-莫雷實驗」。可是事與願違,「麥可遜-莫雷試驗」的結果是:

光在任何方向上運動的速度都是每秒30萬公里,根本沒看到什麼「以太」,更談不上什麼地球相對以太的速度。這一實驗結果使牛頓力學的權威受到了重大衝擊。愛因斯坦在此基礎上給「光速不變」下了嚴格的定義:

「光在真空中運動的速度是恆定的,與參考係無關。」

至此, 「光速不變」有兩個基本含義:

第一, 光速與光源的移動速度無關。

想一想,如果有人站在原地向你扔一塊石頭,你會覺得很疼。但如果有人坐在向前快速行駛的小汽車裡向你扔一塊石頭,你就不是覺得很疼那麼簡單了,很可能命都沒了,因為這時候石頭的速度等於小汽車的速度加上那個人站在原地扔出的石頭的速度。

按照這個思路,人們自然會想到,在每秒20萬公里的飛船上開啟手電筒,光對地球的速度就應該為每秒50萬公里(飛船對地球的速度20萬+光對飛船的速度30萬)。而光速不變原理說的是,在靜止的地球上發射一道光,光相對地球的速度是30萬公里,在速度為20萬公里的飛船上發射一道光,光對地球的速度還是每秒30萬公里,就算是在速度為29.9萬公里的飛船上發射一道光,光對地球的速度也仍然是每秒30萬公里:

「光速與光源的移動速度無關」。神奇吧?

第二, 光速與觀察者的移動速度無關。

看看這張圖。從火車上看小汽車的速度是多少公里?應該是每小時20公里。火車再快一點,開到每小時120公里時,在火車上看小汽車的速度就是靜止的。

按照這個思路想,在地球上發射一道光,速度為每秒30萬公里。在速度為每秒20萬公里的飛船上看這道光,它的速度應該為每秒10萬公里。(想想從火車上看小汽車的情形)。

而光速不變原理說的是,只要是一道光在運動(當然也不存在靜止的光,哈哈),則不論觀察者是什麼狀態,他是在地球上原地不動,還是坐在火車上,還是在宇宙飛船上,他看見這束光都是以每秒30萬公里的速度離他而去。

光速不變所包含的這些性質,看起來有些不可思議,但在理論上是能自洽的。如果你感興趣,可以到我主頁的「相對論」專欄去摟一眼。

3樓:「已登出」

愛因斯坦的光速不變假說,只是乙個假說,不同人推理的結論不一樣,給人有理說不清的感覺:

中中國人新發表的這篇文章證明了光速不變錯誤嗎?

4樓:魔王

光是波粒二象性的,大部分人無法理解光速不變原理主要是因為潛意識裡只認為光有粒子性。

當乙個發光物體高速遠離你時,或高速奔向你時,它發出的光速度是一樣的。只是顏色會變化,叫紅移和藍移,或者叫都卜勒效應。當發光物體高速奔向你時,光速並不是c+v, 而是像彈簧一樣壓縮了波長,能屈能伸,速度依然是c。

所以假如你是閃電俠,當你從靜止逐漸加速到接近光速時,你依然追不上光,但雖然追不上光,但你會發現周圍物體有顏色上,重新整理頻率上以及視覺尺寸上的奇妙變化。

5樓:黑持緊灰帶

個人淺顯理解,純屬記錄,不作為參考

首先光速不變是通過實驗得出來的結論,通俗來說就是不論隨參考係的變換,得出來的速度都是恆定的。因而導致經典力學的參照物作為基礎,在此方面不能成立。於是人們開始找乙個方法,去把這個現象解釋得通透。

以目前來看,最終勝出的乙個假說便是相對論。

以下是舉例子解釋:

靜止時觀測出乙個c,是通過距離除以時間。我開車觀測也得到乙個c1,方法一致。然而,我開車應該在一段時間內跑了一段距離,進而c1應該是小於c啊,但結果是一樣的?

怎麼回事?既然距離作為空間這個物理量是我們確切可以衡量的,那麼出問題的莫非是時間?

這裡我們就得重新審視時間,它是什麼?

6樓:陳雪明

神教說從麥克斯韋方程組可匯出光速不變的結論,果真如此嗎?

事出蹊巧必有妖!下面看我如何捉妖。

由於麥克斯韋在推導該方程組的時候並沒有引入假設的成分,因而可以認為推導結論成立,即

v0為光速c

光速與真空介電常數和磁導率的積的開方成反比。

從該式是否證明了光速不變呢?

不能!真空介電常數和磁導率是在地面靜系參考係中測得的資料,因而該公式得出的光速證明在地面靜系參考係中的光速為常數。

由於到現在為止物理實驗上既沒有在動系參考係下測得真空介電常數和磁導率,也沒有任何有關真空介電電常數和磁導率在任意參考係中不變的理論,因而把該公式及其真空介電常數和磁導率推廣到動系參考係沒有任何依據。

由此得出的結論是:

麥克斯韋方程組不能證明在任意參考係中光速不變。

事出蹊蹺必有妖,這個妖就在真空介電常數和磁導率這兩個常數裡!

7樓:學無止境

很多人解釋光速不變原理源於麥克斯韋電磁學的對稱性,這是乙個極大的誤解,而一些相對論擁護者則充分利用了這個誤導性來混淆是非。

磁導率和介電常數推導出來的光速常數值是相對於這個真空的,也就是以前認為的以太的,和相對論沒有任何關係。如果這個真空是剛性的,就是牛頓空間,如果是柔性的,就是相對論空間,其判定性實驗是邁莫實驗。2023年邁克爾遜做了實驗,然後2023年由赫茲等幾位物理學家根據他的實驗結果做了對麥克斯韋原始方程的修改,成為了具有洛倫茲變換的麥克斯韋方程組,也是我們現在所看到的4個方程。

原始的麥克斯韋8個方程組是基於牛頓絕對空間的方程。所以不能說麥克斯韋方程匯出了相對論,這是本末倒置了!

光速不變原理是基於邁莫實驗的解釋,但是邁莫實驗的設計有著原則上的內在錯誤,參見本專欄內文章的詳細分析

學無止境:麥克爾遜—莫雷實驗設計原則的錯誤

8樓:謝文頌

請思考乙個問題,人類是如何得以看見的?光是人類看見物體的媒介,光把物體的影像投遞過來,這有乙個時間成本,人類看見的、只能看見的都是過去。因此,光速即便是疊加了,人類的看見機制也是看不出來的:

所謂的光速不變原理未必可靠,存在光速看起來不變的現象。危與機都來了:建立在狹義相對論上的理論物理危險了,人類可能不用受光速最快蒙蔽了

9樓:魯新奎

光速不變,就是光速是個常數,是個絕對量。光速不變原理要求光速相對於任何參照系恆定不變,而這「任何參照系」卻是以任何速度運動的,這是難以理解的,可以肯定的是,沒有任何人正確理解過。因為,這在邏輯上要求「任何參照系」是個統一的優越參照系,也要求這個優越參照系是個靜止的參照系,這怎麼可能?

不可思議的是,這個優越參照系竟然真的存在,而且就是所有粒子態本身。「所有以任何速度運動著的粒子都是靜止的」,這個看似自相矛盾的悖論的判斷,卻是運動的間斷性、跳躍性、量子性的自然推論。粒子如青蛙和兔兔一樣乙個定態乙個定態的跳躍,每乙個定態都是靜止的慣性定態,速度不同是因跳躍的步伐不同,步伐(物質波的波長)越小反而運動速度越大。

因為速度(動量)是位置移動衍生的量,與靜止狀態才有的位置量(座標)根本不是一對共軛量。

牛頓第一定律——慣性定律有乙個非常明確的涵義,就是靜止與勻直運動是完全相同的慣性狀態,沒有任何區別。就是說,所有勻直運動都等價於靜止或由靜止狀態構成的,而變速運動由不同的勻直運動「量子」構成,那麼所有的相對運動都是由靜止狀態構成,所有的連續過程都是由量子化的間斷構成。這才是機械運動(位置移動、座標變換)中的運動與靜止、連續與間斷的辯證法。

由於光子的發射和吸收都是在粒子態——靜止的慣性定態發生的,那麼無論如何光速相對於所有粒子態都恆定不變。

10樓:kuzhushu

沒有「光速不變原理」啊,光速是會變的好不好。

愛因斯坦給出的公式

中的C其實不是光速啊,是個常數,這個值大於等於光在真空中的速度。當年的人認為它與光在真空中的速度相等。萬一光子的質量不為0呢?

11樓:todd

乙個人舉著手電筒跑,相對於地面來說,從手電筒發出的光的速度光應該是人跑步的速度加上光速,然而實際當中測得的手電筒發出的光的速度還是光速,這就是光速不變原理。

為什麼這種現象會發生呢,因為光具有波動性,對於波來說,波源的速度(人跑步的速度)與波的傳播速度無關。

12樓:franklinzck

以地面為參考係我們採用乙個第三者角度來看(其實我們是跟地面上的小人在乙個參考係裡觀察),地面拿著光源的小人稱為A,勻速直線運動載具(速度為c(光速))裡拿著光源的小人稱為B,A往前射出光後10s的時候,B同載具憑空出現在A的位置往前運動,然後B就永遠在追逐A發出的光的光頭,雙方距離恆定10c,然後B上的小人發出一束光,我們看到這束光永遠也發不出來(光頭停留在光源處),因為載具的速度是光速,所以可以看成是與光並駕齊驅,所以光無法從光源發出。但是根據光速不變,這顯然是個悖論違反因果律,因為在載具內的B看來(以B為參考係),光仍然是發出了並且速度不變。那這時只能說一開始我們在相對載具靜止的參考係下觀察載具內的情況看到的是時間凝固的景象。

也就是說我們的認知裡時間流逝因先果後是乙個絕對正確的真理,而光在同一宇宙中,參考係不同看到的景象完全不一樣這是不可理解的,所以我們只能根據這條真理進行數學推導最後得出載具內時間膨脹了,載具內光源射出光的一瞬間,在地面參考係看來成為了永恆。光還是同乙個光,光速還是同乙個光速,變得不是光而是我們本身。速度這個概念就是空間除以時間,也就是表達時空之間的關係,因為光速不變,光的運動在宇宙中是絕對的,其他相對於光的運動都是相對的,所以我們一旦拿光這一不變的東西來衡量其他相對的東西,時間和空間就會發生一些不符合我們常識的變化,具體就要參照相對論。

13樓:黃一珂

說因為麥克斯韋電磁理論所以光速不變的在做夢嗎?

光速不依賴參考係→實驗確實如此→可能真的光速不變→伽利略變換有問題→洛倫茲變換,狹義相對論

關於光速不變原理?

zs zhang 這個問題需要點高中物理知識。分三個層次 第一 慣性系以及伽利略變換。我們說乙個物體的速度必須有乙個參考係。比如相對地面。脫離參考係說速度沒有意義。第二 光速是相對什麼的速度。麥克斯韋方程中可以計算出光速來。那麼問題來了。以及上面的第一條。這個光速是相對於什麼的速度呢?當時物理學家思...

為什麼光速不變原理如此神秘?

吳露銘 題主問為什麼光速不變原理如此神秘,這說明題主不了解它。一旦了解了光速不變,就不會覺得神秘了。說到光速不變,一般看過相對論科普或學過狹相的人都知道它是狹相的兩個基礎假設之一。光速不變看著很神奇,現在主流把它上公升為原理,認為它是無容質疑的,然而他們卻根本不能講清這個假設說的是啥。今天這篇文章就...

光速不變原理是怎麼解釋的呢?

境者無界 很多基本物理概念都沒有解釋是什麼為什麼,因為都是人為假設出來的,比如光是什麼?電荷是什麼?為什麼有慣性?光速是什麼?要解釋是什麼為什麼就要再向前假設了,這個假設還必須能普適解釋所有物理基礎概念。借科學前輩們的乙個未確定的概念,加以對應調整,似乎可以承擔這樣的乙個責任,就是流體以太。假設以太...