光速不變可以被理論證明嗎?

時間 2021-05-06 08:34:46

1樓:chenhong0602

這個取決於你所說的「光速不變」,究竟是什麼意思?

如果你所說的「光速不變」,是指「光相對於光傳播介質的速度不變」,那麼,每乙個光學實驗,都是證明,每乙個正確的光學理論或者涉及到光的理論,都是證明。

2樓:Alpha-STAR

不太懂這個問題是什麼意思。

首先相對論就是在光速不變的假設下完成的,在相對論內部當然也是自洽的,以這個為前提推出來的東西如果可以用實驗證明是正確的,那麼就可以暫且認定這個假設是正確的。

3樓:lingeng1111

光速不變是狹義相對論建立的前題(公理),無法用理論證明,可以用實驗證實,如麥可遜實驗。建立在它之上的相對論得到實證也是間接對它的證實,如衛星導航系統的鐘差修正。

4樓:superzero

不可以,類似公理,是相對論的前提,當然相對論中有很多結論可以反映光速不變,但這屬於理論的自洽,而不是證明。不過並不是無法證明不能說明這個結論可信度不高,因為科學一般都是可證偽的,也許未來理論還會繼續修正相對論,就像相對論修正牛頓物理,誰知道呢

5樓:斯卡布羅集市精靈

科學實踐是檢驗真理的唯一標準。任何理論首先經過多次實驗驗證,確實和理論相符,理論初步有效;然後實踐檢驗,經檢驗沒有大的問題,理論才真正有效。物理不是數學,數學是工具,是為其它學科服務的,她的定理和公式可以通過推導證明,而這些定理和公式是驗證理論借助的工具。

理論自身無法證明真偽,必須通過實驗驗證和實踐檢驗。沒有經過實驗驗證得理論也就談不上實踐,如果實驗室都通不過,實際環境更通不過。因為理論沒得到驗證之前準確的說是猜想。

光速不變不過是假設而已,雖然有少數科學家採用不同方法實測光速,但是數值相差太大,時間不同,環境不同,測量方達不同,誰測的光速比較靠譜呢?難以確定。

6樓:

可以被證明,提出乙個反直覺的錯誤的理論也可以把錯誤的觀點證明成對的。關鍵在於光速不變本身是對是錯。

只有通過符合嚴格因果邏輯的理論來證明才能作為證明的充分證據。現階段的理論也只有經典理論勉強符合這個條件。個人覺得證明光速不變是錯的的可能性比較大,相對論和量子力學的反直覺理論很難變成符合因果邏輯的理論,不變成符合因果邏輯的理論,就永遠沒有資格談被理論嚴格證明。

7樓:panda

理解光速不變,可以借助刻度速度。

刻度速度就是你手裡拿著一塊表,在一把無限長的尺子上勻速前進,單位時間內走過的刻度就是刻度速度。你可以算一下,你的刻度速度是多少時,尺子上的人才認為你已經達到光速。結論是無窮大的刻度速度,對應了光速,也就是說,你的手裡的錶剛要動,你就已經到了宇宙的盡頭,在站在尺子上的人看來,你就達到了光速。

只要理解了這個你就能理解,為什麼任何速度與光速疊加,都是光速。原因很簡單,無窮大加減任何常量都是無窮大。

同樣你也可以近似理解,為什麼把物體加速到光速需要無窮大的能量,因為它的刻度速度已經是無窮大了,無窮大的刻度速度對應的能量是無窮大的。

徹底理解或證實相對論問題的關鍵在於不同慣性系的時間流逝速度為何不一樣,這個問題,我沒有深入的理解,也可以簡稱:一臉懵逼。

8樓:

光速不變理論是洛倫茲變換一步步推導出來的

利用洛倫茲變換推導相對論有個核心問題,就是它設定的兩個座標系的初始圓點必須重合,如果兩個座標系初始不重合那麼光速不變就不成立

有且僅有在兩個座標系初始圓點重合時開始運動,光速不變成立

如果要說光在空氣中的傳播速度不變,所以光速不變,那麼我馬上就能創造個聲速不變理論,因為聲音在空氣中的傳播速度同樣是不變的,當然,二者前提是空氣(傳播介質)均勻

有人要說空氣不是光的傳播介質,那麼我想問問光為什麼在空氣中的傳播速度比真空慢,而在水中的傳播速度比空氣中慢???

別用腦補的回答,拿出什麼實驗來證明你的結論

據我所知也沒啥實驗能確定光為什麼在空氣中比真空慢,只有許多猜想而已

單論傳播速度這一現象,光和聲音是相同的,至於與聲波不同的波粒二象性,那就是另外的話題了

糟了,一下子說了這麼多,又要被扣民科帽子了,並不是瞧不起民科,而我乙個理論沒研究過,乙個實驗沒做過,可擔不起科學家的名頭

但至少讀過不少書,比你們這些瞎扣帽子的強

9樓:厲羽宸

「光速不變「是乙個假設,假設推導出來的結論被全部證實,假設便成立了,但如果有結論被證偽了,那麼假設便不成立,或者說有侷限性

這裡的光速不變實際含義其實是:在此時空內,宇宙的上限速度為乙個常量

而電磁波,在真空中總是以時空的上限速度傳播

所以這個假設被簡化成「光速不變「

這是乙個參考係的問題,車在路上行駛了多遠,我們可以沿著路測量;船在海上行駛了多遠,我們沒辦法沿著海水測量,但還好,我們有經緯,而且是均勻的;然而在太空中,空間卻不是均勻的,而且伴隨著空間的不均勻,連時間都是不均勻的,而且完全沒有參考係,所有的物件都在移動。這可把大家難住了

老愛頭髮一薅,有沒有可能時間和空間是相對不變的呢,這樣的話就可以拿光作尺子了,夸夸誇一頓推:誒,這個假設有點靠譜,先發表了再說。在結論被證實之日,便是假設成立之時。

然而,老愛推出來的東西,還沒能夠被全部證實,也沒有被證偽的,且已經證實了一部分,所以我們暫時認定,他的假設,成立!

相對論更準確的說,是乙個方法,它的終點遠不止E=mc,這只是根據相對論推導出來的第一條理論,後面,還有更勁爆的。

10樓:月曦

首先,結論是光速不變是假設,是不能被理論證明的。

接下來從邏輯角度簡單說說。

歷史上相對論誕生於牛頓力學框架與麥克斯韋電動力學的不協調之處。從麥克斯韋方程組裡能夠推導出光速,但是牛頓力學說突然整出乙個速度卻無法說明以誰為參考係不妥。所以注意,這裡從牛頓力學(伽利略變換)角度看麥氏方程其實是有問題的,需要修改,因此現在不能說我用麥克斯韋方程組就能推導出光速不變,人家根本覺得麥氏方程有問題當然無法用於證明。

愛因斯坦更加相信麥氏方程是對的,但是他沒有直接假設說麥氏方程是對的,而是假設光速對任何慣性參考係都相同,加上相對應原理,推導出洛倫茲變換,並且由於麥氏方程是滿足洛倫茲變換的,它才是狹義相對論範疇下的物理規律,而不滿足洛倫茲協變的"物理規律"就不是狹義相對論範疇下的"物理規律"。

所以說,雖然現在知道麥氏方程是正確的,可以從它推導出光速,但是麥氏方程正確的前提得是在狹義相對論框架下,而狹義相對論成立又需要用光速不變,這個邏輯,光速不變只能假設是對的,不然就迴圈論證了。

11樓:悠悠醬

光速不變不能被理論直接證明(它是基本假設,麥克斯韋方程組推出來的光速不變其實不是證明而是自洽),但可以被乙個思想實驗直覺的感知到,下面這個回答採用了「會跑的鐘」思想實驗感知它

12樓:怕得要死

首先明確一些概念。

「光速不變」不是乙個理論,是乙個現象。這個現象,是一百多年前的麥可遜-莫雷實驗所首次證明的,並且在後續更加精密的實驗中一次又一次被重複證明。關於這個實驗,可以參考以下回答。

乙個人拿著手電筒豎直往上照射同時人向前走,光的合速度不就超過光速了嗎?

理論的存在,是用來解釋現象的。乙個理論可以證明另乙個理論,但是當乙個理論與現實存在的現象產生衝突時,這個理論必然是存在問題的。

因此我們不能說愛因斯坦的相對論證明了光速不變,而是說相對論給了光速不變乙個合理的解釋。

13樓:楊昇山

要說使用理論來證明光速不變,使用相對論就當仁不讓了。其實這是自我證明。因為相對論是依據光速不變推導出來的。

人們現在所說的光速不變,是混亂的。就是常常把經典力學中的光速不變與相對論中的光速不變混為一談。經典力學中就使用了四種情況下的光速不變。

一。同乙個光源發射出的不同的頻率的光具有相同的運動速度。

二。光子在真空中一直以光速勻速直線運動。這是經典力學中的慣性定律的體現。

三。使用波動理論,光源的運動與在媒介中傳播的光波的運動速度無關,只與媒介的性質有關,也就是不同的媒介中有不同的運動速度。

四。相對靜止的光源發射出的光的速度相同。

這裡的四種情況都不屬於相對論的光速不變。而且二與三還有矛盾。不過把光源與媒介繫結後,就能協調一致了。

相對論中的光速不變,指的是相對光源運動的測量者,測量出來的速度與光源發射出的光的速度不同。也是依據這個推導出來洛侖茲變換的。可是都卜勒效應就是這個光速不變的反證。

測量者不能改變被測物體的運動狀態是測量者必須遵守的規則,也就不能改變光源發射出的光的波長,振幅與相位,但是測量出來了與光源發射的光的不同的頻率(紫移與紅移都是)。而波長×頻率=波速。所以相對光源運動的測量者測量出來了與光源發射的不同的光速。

在地面上,人們測量出來的光速數值也是有差別的,只是差別數值不大,被當成測量誤差處理了。要想測量出來速度差別,可能需要太空人們進行了。就是分別測量朝著太陽與背離太陽時的光的速度。

14樓:小波

電磁波在真空中的傳播速度是恆定不變這個已經由麥克斯韋方程組證明了。但光是不是一種電磁波,光的粒子性和波動性到底咋回事,還沒辦法完全說清楚。。。。

15樓:郭德強

根據麥克斯韋方程組,可以推導出來電磁波波動方程,其中電磁波波速V=1/√εμ,赫茲證明光速c等於電磁波波速V,可見光是電磁波頻譜中的一小段。因為我們現在實驗沒有證據確定ε和μ是宇宙中的絕對常數,所以也沒有理由確定真空光速是宇宙中的絕對常數。

16樓:郭群

任何發光體發出的光,相對於該發光體,在真空中,光速不變。麥克斯韋方程組對電磁相互作用關係進行了理論推導,其中通過試驗確定真空磁導率、電導率兩個真空磁電常數後,得到真空中電磁相互作用的速度,即電磁波速,這個波速與當時已測定的光速非常接近,所以麥克斯韋猜測光也是一種電磁波,後來通過對光的進一步試驗,證實光是電磁波頻譜中的一部份,叫可見光,證實真空中的光速就是真空中電磁波波速。在麥克斯韋方程組中,電磁波波速只由介質特性決定,不受觀測者運動狀態的影響,所以說真空中的光速不變,這是有實踐和理論依據的。

眾所周知,速度都是相對的,那麼麥克斯韋方程組所推導的光速是相對於什麼呢?

麥克斯韋方程組是在電磁場試驗的基礎上,進行的推導,試驗中波源與測量裝置是相互靜止的,所以說麥克斯韋方程組推導的電磁波波速,是相對於光源及相對於光源靜止的觀測者。

那麼相對於發光體並非靜止的觀測者測量的光速會是什麼呢?

前述已知,麥克斯韋方程組證明的是光速等同於電磁波波速。作為波速測量時,符合多譜勒效應,觀測者相對波源的速度將同時成比例地改變週期及波長,即同反比例地改變頻率與波長,頻率與波長的乘積即波速不變。

為什麼談到光速不變時,會受到廣泛質疑呢?這是因為,對波速與質點運動速度是否等價的理解上有所不同。一方認為波速與質點運動速度等價,光速作為波速相對任何觀測者相同,所以光的質點運動速度也不變。

一方認為波速與質點運動速度不等價,所以光波速相對於任何觀測者不變,並不等價於光作為質點運動速度也不變。

依前述所知,麥克斯韋方程組只證明了相對於光源靜止的觀測者,測量的光速與相對於發光體的光速不變。如果麥克斯韋先生發現他的理論並不完善,一定會早已補充其理論,以免後人為此而爭論的。同時也證明麥克斯韋先生的理論,一百多年後,還無人超越呀。

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