光速不隨光源和觀測者所在參考係的相對運動而改變,下面這種情況怎麼解釋呢?

時間 2021-06-01 13:29:03

1樓:zonxin

你錯誤的關鍵是,你沒有意識到場景2裡有三個「人」:你,觀察者,光。你的計算是你所在參考係的結果,沒有任何問題,但是既然計算光相對於觀察者的速度,就要以觀察者為參考係,而相對論告訴我們,觀察者的參考係時間流逝的速度和對公尺長度的認識跟你不同(聽說過鍾慢尺縮吧)。

光速不變確實會導致一系列的「問題」,解決這些問題的關鍵是不同參考係裡時間流逝和對一公尺的認識不同。首先,對你來說經過了1秒,但是觀察者因為運動的緣故他認為只過去了0.9798秒(鐘慢)。

其次,你認為光走了10個刻度,但觀察者卻認為光走了9.798個刻度(遲縮),所以對觀察者來說光速還是10。

當然,狹義相對論牛x的點在於他由認為觀察者觀察到光速也是10,然後推導出了觀察者認為只過0.9798秒,觀察者認為光走了9.798個刻度,並且我們真實的觀察到了這兩種效應。

所以跟你的推導過程說拜拜吧,相對論就是指出你的推導對你來說是對的,但是對觀察者來說需要另外的(如上所述的)推導過程。

只要你能做到無條件承認光相對於任何參考係速度不變(只需要嘴上承認不反駁我說的光速不變就好),我就會教你上面幾個數是怎麼算的。

2樓:程巖

這是典型的「配套設施沒建好」導致的問題。牛頓力學有牛頓力學的規則,配合經典時空觀。相對論有相對論的規則,配合相對論時空觀。

而題主的問題就是拿經典時空觀去套相對論的規則,按照狹義相對論的觀點,在這種情況下光源參考係(就是題主畫這個圖的時候預設的參考係)和觀測者參考係看到的觀測者初始位置與光源之間的距離不同,兩者相遇的時間也不同,並不存在超光速。

3樓:泰迪熊

你把光的傳播過程視為在乙個複雜相對均衡的電磁環境中進行,你與光源有相對運動時實際上是存在一定影響的雖然影響極小,具體的作用是有乙個潛在規則的,你理解了它你就理解了萬有引力。

4樓:李悅

簡單說下,目前所有觀測支援光速不變,相對論以此為基本假設。

你想到的這個情況在一些科普中早有解釋,光速不變,只能是其他變數變化,距離變化是尺縮效應,時間變化是鐘慢效應。

再要深究我也不懂了。

5樓:shiroalter

牛頓運動定律只適用於常規環境,在高速環境下就是錯誤的,你用錯誤的定律自然沒法得出正確的結論。但是沒辦法,我們生活在這樣的環境,很難想象不一樣的環境。

首先,你能想象時間會變慢嗎?

你說相對位移為8,所以速度是8,但是如果時間是0.8呢?速度不還是10了嘛?

當然實際上並不是這麼算的,我只是想說,如果你能接受時間變慢,如果你能否定牛頓運動定律,一開始你就不會有這個疑惑了。(因為你連速度怎麼算都不知道了)

6樓:長名

光速不變是相對於觀測者自己不變,而不是對「你」這個觀測者來說光子相對於第三者的速度。

對於題主提到的那個觀測者,和「你」這個上帝視角的觀測者,你們兩個的時間尺度是不一樣的。

7樓:質彎時空

你的第乙個運算過程就有點問題。那個一是代表單位Δt是吧?所以這時候你算出的光速應該是10除以單位Δt,而且在整個運動過程當中,光速是恆定不變的。

8樓:韓谷懷

我能理解你的疑惑。但是光速不變原理是相對論的乙個前提假設,就像幾何公設一樣。其出發點本身就是反伽利略時空變換的。

所以你這裡又用伽利略時空來反光速不變原理,哪兒有這樣操作的呢?你知道歐幾里得幾何和黎曼幾何嗎?黎曼幾何把第五公設平行線公設給改了,改得的確很不符合常識。

但是你的常識是誰給你的?你真的到無窮遠處去觀察過嗎?你怎麼能用歐幾里得幾何給你的常識和推論,去說黎曼幾何第五公設不對呢?

那是別人理論的乙個基本假設啊。你歐幾里得幾何裡不也是乙個基本假設嗎?人家做的假設本身就是和你不同的。

這裡你描述裡做的那一套時空疊加,叫做伽利略時空變換,這是一套簡單線性的時空變換,其成立的出發點是伽利略牛頓的經典時空假設。也就是宇宙存在絕對背景時空,空間永恆存在,時間均勻流逝,所有物體在這乙個背景時空中共同運動。那做乙個簡單線性伽利略變換當然沒問題了。

但是相對論中,已經證明絕對背景時空(以太)根本不存在。每乙個參考係有一套僅屬於自己的時空標準,每個參考係用自己的時空標準衡量世界。參考係與參考係由於根本不處於乙個時空中,其對運動變化的描述就根本沒法直接溝通變換了,必須經過永恆不變光速做紐帶,所以有了一套新的很複雜的洛倫茲時空變換。

所以,第一,光速不變原理是基本假設,是不需要從數學上證明的,只需要你去理解,以及是否符合實驗。第二,你在紙上那個不是實驗,是你用你的常識做的推演,如果你真的去做實驗,就會發現相對於兩個的速度確實都是相同的,不會乙個是10乙個是8。也就是不會乙個是c,乙個是c-2。

第三,為什麼是這樣,你就算要理解,你也不應該用伽利略時空變換代入這個例子,你應該用洛倫茲時空變換的方程,帶進去看對不對。但是要知道,帶洛倫茲方程不是為了證明光速不變原理,因為洛倫茲時空變換本身就是在光速不變原理下,相對論對於時空的乙個推論。在這裡是為了看在這個例子中,相對論是否前後矛盾

9樓:愛封別人號的知乎

那個8其實是旁觀者看的的光相對於那個人的速度。這並不矛盾。

但是那個運動的人看到的光速是10。為什麼?因為光速不變。

光速不變類似於公理,現在是既不能證明,又不能否認。但確實存在。如果有人弄懂為什麼光速不變。

他就得諾貝爾物理學獎了。

要想讓那個人看到的光速還是10。怎麼辦?那就是愛因斯坦設想的那個人時間過得慢一點。測出來的光速當然就不變了。

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