為什麼光速與參考係無關?

時間 2021-09-09 20:11:12

1樓:hproof

因為光是電磁波

電磁波是電場磁場的不斷變化產生的

而電磁場的變化,不是一種絕對的存在,而是由觀察者決定的。即:對同乙個電場,不同的觀察者得到 「是否變化「的答案是不同的。

例如:對同乙個電場c,和它無相對運動的觀察者a 無法觀察到電場的變化,和它有相對運動的觀察者b 可以觀察到電場的變化。

因此,光/電磁波的傳遞,也只能相對於觀察者才有意義,不管觀察者的運動狀態怎樣,其傳播速度(電磁場互相激發的速度)只和空間屬性有關。

現實中,為了統一光的傳播,換位思考下,認為在同乙個光的傳播下,不同的觀察者的時間空間發生變化,即鐘慢尺縮。也即相對論。

2樓:魯新奎

最根本的原因是存在乙個優越參照系,當然不是「絕對參照系」。絕對參照系是「絕對時空」的絕對剛性的、只能安放在以太虛空中的參照系,而真實存在的是只能安放在物體或粒子上的相對時空的相對參照系。相對論是唯象理論,其相對參照系沒有絕對性,是相對主義的「絕對的相對」(本身就構成悖論),必然造成「慣性系的孿生子悖論」。

只有量子論深入到了整個世界的本原層次--微觀量子世界,量子性才是整個世界的本質屬性。把量子性貫徹到底,從能量的量子性可以自然而然順理成章天經地義無可置疑地直接推論出動能的量子性、動量的量子性、質量的量子性、及位置、位移、時間、速度…粒子所有參量的量子性,即運動與時空的量子性。

跳躍運動,運動的間斷性量子性,粒子像青蛙兔兔跳蚤袋鼠動畫(電影)…那樣的跳躍,乙個定態乙個定態的跳躍,所有的慣性定態都是靜止的(飛矢真的不動,動是由一系列靜止的不動狀態構成的),都處於同乙個參照系中,相當於青蛙兔兔…們的足跡所在的參照系(不同速度運動的參照系是虛擬的,速度可以不同但足跡所在的參照系必然相同,多麼快的速度都逃不出這個參照系)。那麼就由所有粒子的慣性定態共同構成了乙個宇宙一統的靜止參照系--優越參照系,光速相對於這個優越參照系恆定不變!

光速不變原理說的是,光速相對於所有發射和吸收光子的物體(粒子)恆定不變。這是因為粒子發射和吸收光子都是在靜止的慣性定態發生的,而光速相對於這個優越參照系恆定。這就相當於舊的坦克戰術--短停頓速射,坦克相當於粒子,只能在停頓時發射,然後開跑,停頓--開炮--開跑--停頓--開炮--開跑……。

3樓:老董

我認為,光速確實與光源的運動狀態無關。因為光是一種波,波不能像實在物體(如子彈)一般疊加波源(如步槍)的速度。光一旦發出,光源就失去了影響它已經發出的光的速度的任何手段,光源的運動只能影響到它已發出的光的頻率。

運動中的觀察者的運動狀態會影響它接受到的光的光速嗎?

1.通常的介質(空氣、水等等)中運動的觀察者。因為在觀測過程中觀測位置附近的介質是隨觀察者同步運動而與觀察者相對靜止的,所以,觀測到的光速數值也顯然僅和靜止介質的性質有關。

舉例:假設光源在某一時刻發出一道閃光,與此同時,站在遠處地面的我朝向光源發射一架無人機,閃光在無人機落地之前擊中了它。

毫無疑問,無人機要比我更早接收到那道閃光。

但是,不管我還是無人機,觀測的光速確實是相同的,因為我靜止站在地面,我眼前的空氣(傳播光的介質)相對於我是靜止的,無人機內的光接收裝置相對於無人機內的空氣,也是靜止的。

這並不是動鐘變慢或者所謂的洛倫茲變換導致的。

麥莫實驗中,同一光源發出的光,經不同光路反射或折射後匯聚到同一觀測位置,在觀測位置若有空氣,此處空氣相對於觀測者來說是相對靜止的,也就是此處的空氣被觀測儀器拖曳,當然不可能測得不同的光速,更不可能達成實驗的初衷——證實以太或者以太風。

2.真空中運動的觀察者。此處本人對真空做一些解釋(雖然這很難或者很難嚴謹,但謝絕抬槓):

絕對的真空,不包含任何物質和場的真空是不存在的。相對真空是物質粒子足夠稀薄,稀薄到不足以影響預期效果的空間。哪怕是宇宙空洞之中、星系之間的高真空,也有極少量的物質粒子存在,也有引力場存在。

哪怕麥莫實驗在絕對真空中甚至在虛空中,同一光源發出的光,哪怕不同的光路具有不同的光速,經反射或折射後,反射光、折射光光速也僅僅與此處介質狀態有關,而與入射光速毫無關聯。經過不同光路反射或折射匯聚到同一觀測位置,在觀測位置的虛空,相對於觀測位置,也具備相同的運動狀態,此處當然不可能測得不同的光速。

光不是炮彈、不是飛彈、不是丟擲的石子,光是電磁波。波經過反射、折射後到達觀測位置,速度只與此時此刻這個觀測位置的介質有關。

如果在觀測位置沒有介質,是真正的絕對真空或者叫虛空——當然這可能永遠也達不到,這時的虛空可以看做乙個絕對參考係,那麼此處能測得的光速就是c與v的向量和,符合伽利略變換。(v是觀測位置相對於絕對參考係的速度。)

再舉個例子,假定宇宙時的此時此刻,4.2光年之外的三體人發出乙個光訊號,與此同時我乘坐光速飛船前往比鄰星,按照宇宙時,我必定是2.1年後接收到這個訊號。

從這個角度來看,這個光訊號相對於我而言的速度就是2倍光速。

另乙個方面,這個光訊號想要被我觀測,先要從三體人的光源到達飛船舷窗,這一段距離上光訊號與我之間的相對速度是2c。這個光訊號在舷窗玻璃中的光速相對於我而言,就是玻璃中的光速大約是0.7c。

光訊號穿過玻璃,進入飛船內部空氣之中,相對於我的速度就是空氣中的光速約0.9997c

總結:觀測位置的介質被觀測者拖曳,隨觀測者同步運動,造成觀測位置的光速僅僅與此處介質的性質有關。

光速是乙個測量值,2023年以後更是變成了定義值。現有測量方法不能保證測量位置的足夠真空,勢必造成測量位置處的「光速」只能是乙個名義光速

這就是光速與參考係是否無關的真相:並不是動鐘變慢,更不是動尺變短,更不是需要洛倫茲變換,而是觀測位置的介質被觀測儀器拖曳。至於不被觀測儀器拖曳的大範圍的「絕對真空」,很抱歉,包括你,包括我,包括世界上最頂尖的實驗物理學家,都暫時沒有能力達到。

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其它的波,如聲波,聲速就與觀測者的參考係有關。

光作為一種波,並不比其它的波更特殊,之所以光速「看起來」與參考係無關,只是人們觀測手段恰巧也是主要依靠它,更恰巧的是,觀測位置的介質通常以人們不易察覺的方式隨著觀測位置同步運動。

在早期的測量光速裝置,如旋轉齒輪,在齒輪靜止時,入射光和反射光通過同乙個齒槽,隨著齒輪開始高速旋轉,入射光和反射光開始逐漸被相鄰齒冠遮擋。

這就足以說明:以旋轉齒輪為參考係,光速和齒輪的轉速就是可以合成的。 @李子豐-燕山大學

4樓:高山流水

光速與參照系無關可以具體問題具體分析。設想在牛頓力學下,座標系S中有一光子a沿X軸以速度c運動,另有一座標係S』相對S沿X軸以速度v運動。

則牛頓力學中有:

1、在S系看來,a相對S系的速度為c。

2、在S』系看來,a相對S系的速度為c。

3、在S系看來,a相對S』系的速度為c-v。

4、在S』系看來,a相對S』系的速度為c-v。

在相對論中有:

5、在S系看來,a相對S系的速度為c。

6、在S』系看來,a相對S系的速度為c+v。

7、在S系看來,a相對S』系的速度為c-v。

8、在S』系看來,a相對S』系的速度為c。

【實際上,這8個結論都是正確的,原因是相對論與牛頓力學在S』系所說的速度屬於同名不同意。】

分析一下相對論中的情形,同樣是光子a相對S系的速度,兩個座標系獲得的相對速度是不同的【這與牛頓力學的文字陳述正好相反,但由於同名不同意的原因,並不相互矛盾】,即相對論計量光相對同一參照物的速度與座標系是有關的。相對論所說的光速不變是指第5、8兩種情況,即S計量光子a相對S的速度與S'計量光子a相對S』的速度相等【這同樣與牛頓力學的陳述形式相反,但同樣因為同名不同意的原因,不是相互否定的關係】。

說明:如果不能接受前面【】中的內容,可忽略。

5樓:邢鮑伯

牛頓力學的速度,是單位時間的位移(距離變化),而位移就有相對於誰的位移(距離變化),因此,速度是和參考係(就是相對於誰)有關的

然而,光波(電磁波)是個客觀存在,你可以理解為它這個東西本身,誕生了就要自己往前走,和其他東西都沒有關係,也就是和「相對於誰」的那個誰沒有關係,愛誰誰,我走我的,以我自己的速度走。

所以,和參考係(誰)無關。

我覺得這可能是最直白簡潔不太嚴謹的回答了,其他的都......

6樓:淺絳明月

作者說的是「光速不變原理」。即在任一參考係中,光速不變。

太Sunny麥可遜—莫雷實驗證明了,「光行差不隨時間變化,所以光速不變」。我們沒有見到光速千變萬化,所以只能去反證。

7樓:Aoone

因為光子的質量是0啊,任何有限質量的物體都會有乙個有限的速度,而質量為0的物體,速度理論上就會變成無窮大,無窮大對任何參考係來說都是一樣的,不過由於這個宇宙速度的上限是30萬km/s,所以無窮大的速度都被壓到了這個數值而已。

另外,如果存在乙個質量無窮大的物體,那麼它在任何參考係裡的速度都會是0,它的速度也跟參考係的位移沒有任何關係。當然,根本不存在質量無窮大的物體,所以任何有限質量的物體都會測量到一定的速度存在,即不是無窮大也不是0。

8樓:小美人樸實金鵬

光的定義~氫離子攜帶九大行星微量元素的統稱。

絕對速度vs絕對零度,沒有同頻共振就沒有速度可言,低速,低速,低速,速度是對空間之內的環境來說的。

相對論,攜帶微量元素的質量越大速度越快

一平方光所攜帶的微量元素有多少

產生亮度的都可以理解為光,也就是說化學反應的程度以頻譜儀來確定,交流為進步的起點,那就涉及的雙縫干涉實驗了

9樓:自學生

光速和尺度=30萬千公尺1秒變化次數性質模型=自己無辦法感覺的(光電機器動力電路儀器測量)性質原理模型(300000*0.00003=3*3的9)對應著(9*11=99對10*10=100對正中1對2性9f和0O=地面方格圓周時間速度)性質原理模型。

現在有人嘗試提出過為什麼光速在不同參考係下是相同的的假設嗎?

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