為什麼狹義相對論解釋了光速一致?感謝各位的回答,發現可能是這個版本的時間簡史有點問題,麻煩了?

時間 2021-10-26 00:34:07

1樓:雨中芭蕉

相對論很多人認為被驗證了,實際相對論被驗證的是愛因斯坦的預言,理論本身沒有被驗證,理論是假說。例如:地球是宇宙的中心,太陽圍繞地球旋轉,預言是太陽每天在東方公升起,預言被驗證了,理論是錯誤的。

相對論的理論基礎是光速相對恆定與參考係無關,麥克斯韋方程的結論是光速在真空中是常數,這是數學計算,是絕對值概念,不是相對概念,邁莫實驗的直接結論是無相位差,在數學上如果光相對速度恆定,那麼邏輯上絕對速度不同,如果光的絕對速度不同,在數學上的邏輯是有相位差,邁莫實驗的合理解釋是光的絕對速度恆定,實驗和理論的結合是光的絕對速度恆定,光在參考係中不平權。這樣合理推斷時間空間絕對。

相對論中的光速相對恆定與參考係無關是假設,沒有被驗證。邏輯上,對於每個光子,觀測者如果能夠看到,每個光子的絕對速度都是恆定的。

邏輯上如果時間相對,那麼時間的距離是什麼,時間的時間是什麼,沒有距離和時間,就沒有時間的速度,沒有速度,沒有不同參考係的時間流動速率不同,沒有不同的流動速率,何來時間相對。

空間彎曲,那麼彎曲前後對比情況如何,彎曲後彎曲前的位置是否為空,如果為空,彎曲前後一樣,何來空間彎曲,不為空,不為空是何物,相對論無法解釋空間了。

相對論的理論基礎應該是錯的,邏輯是是有問題的,引力波驗證的是能量波動,不是空間彎曲,其他驗證類似,所以相對論是錯誤的。

2樓:概率即第四維

狹義相對論沒有解釋為什麼光速不變,它只是在光速不變的前提下推導出了一些結論。光速不變就是一條基本公理,目前一致認為它是對的,但是為什麼對沒有確切的答案。

不過我可以試著解釋下。首先我們要承認一點,就是空間不只有三維,還有第四維甚至更多維度。物質為什麼會有質量?

是因為它們在三維空間中振動,就像乙個在三維空間中「哆嗦」的點一樣。「哆嗦」能量就是它的質量。電子、夸克等基本粒子有質量,就是因為它們在三維空間不停的「哆嗦」,也正是因為它們的「哆嗦」,使得它們不能佔據同一空間位置,不然就會碰撞到一起,然後彈開。

這種型別的粒子稱為費公尺子。

另外的一類粒子稱為玻色子。它們可以佔據同一空間位置,比方光子。為什麼光子可以佔據同一位置呢?

它們不會撞到一起嗎?難道它們沒有振動,沒有「哆嗦」?當然它們也在不停的振動「哆嗦」,只是它們的「哆嗦」不在我們的三維空間,而是在更高的維度。

但是它們前進的方向在我們的三維空間。當很多光子佔據同一空間,或者說重疊在一起時,其實它們在更高維度是不重疊的。可能距離還比較遠,所以它們互相不會撞到。

就類似於,你看到乙個人影,但是這個人後面還站了很多人,你以為他們重疊在一起了,其實只是它們的影子在二維空間是重疊在一起的,在更高維度——三維裡,它們還隔著一定的距離。

講到這裡我們基本就可以理解了。光子不同於其他粒子的地方,在於它的振動存在於更高維度,而不是我們的三維空間,光子在我們的三維空間只有直線運動。在三維空間中沒有了振動,就比其他粒子少乙個「阻力」(你一直向前跑,肯定比你邊來回跑邊往前面跑,跑得快),因此光速是最快的,既然所有的光子都是最快的,應該也就是一樣快的。

所以光速不變。

3樓:大腦空空

愛因斯坦提出光速不變原理無非是認為對於平權對等且互作勻速直線運動的兩個座標系而言,光速在K係為x=ct,在K'係為x'=ct'。只有擁有這樣的條件,才能推導出來洛倫茲變換。

4樓:哈默

相對論從來沒有匯出過光速不變,光速不變是相對論的前提,是乙個假設。

插句題外話,任何自洽的理論體系都必然包含若干個假設,例如牛頓三定律嚴格來說是三條假設,在此基礎上推導出牛頓力學體系。只不過三定律與我們日常所見所知相符,因此將其稱為從日常規律中總結出來的''定律''。同樣,假如人類能夠經常性的達到、見到接近光速的情況,那麼肯定早就會有某位先賢總結出''光速不變定律'',進而推導出相對論力學體系。

插話結束,回到正題。事實上,光速不變並非是憑空而來、毫無依據的假設。在經典電動力學中,光速,或者說電磁波的速度可以通過麥克斯韋方程得出,該速度只與真空的介電常數和磁介常數有關。

在正常的認識下,這兩個常數不會因運動參考係的變化而改變,因此光速也不應該隨參考係的變化而改變。從根本上說,我們假設電動力學規律與參考係無關,光速不變也就變成了該假設的推論。

在我所學習的電動力學教材中,明確指出相對論有兩個基本假設:1,在任何參考係下,我們都應得出相同的物理規律;2,光速不變。解釋一下,第一點是乙個基本的、樸素的認識,因為運動是絕對的,靜止是相對的,地球,太陽,星系一直在運動,我們所觀察的每乙個現象、做的每乙個實驗都是處於乙個不斷變化的運動狀態中,如果我們能夠從中得到具有一致性的規律,那麼這一規律必然是與運動狀態無關的。

第二點,當時已經建立的兩大物理學體系:經典(牛頓)力學和經典電動力學,兩者不可能同時正確。在這兩者中,愛因斯坦認為電動力學是更基本的物理規律,不因參考係的選擇而變化,所以得出了光速不變。

之所以選擇電動力學,是因為愛因斯坦無法想象在光速運動時將看到靜止的電磁場。

進一步解釋一下,電動力學和力學(確切的說是運動學,伽利略運動學,牛頓力學以此為基礎)為什麼不能同時正確。在1900前後,除了愛因斯坦,很多物理學家都已經意識到了這個問題。假設經典運動學正確,當我們以光速前進時,與我們平行前進的一束光會相對靜止,此時我們將看到單獨存在的強度不斷起伏變化的電場(或磁場),卻沒有在周圍激發出變化的磁場(或電場),這說明安培定律,高斯定律等一系列電動力學定律是錯誤的。

反之,假設電動力學正確,那麼能夠得出光速不變、時間空間將不再是均勻的,經典運動學的定律不再適用。在上述兩種情況中,愛因斯坦選擇了後者,目前來看,他選的對。。。

5樓:南中國海的一條魚

根據這一基本假設,任何參考係內,

我們應當如何正確地推導洛倫茲變換?如何應用洛倫茲變換推導出「尺縮」效應和「鐘慢」效應? - 南中國海的一條魚的回答 - 知乎

當麥克斯韋通過麥克斯韋方程組計算出光速並發現 與參考係無關後,人們嘗試用以太去解釋,而麥可遜——莫雷實驗否定了以太的存在,人們只能重新尋求合理解釋。洛倫茲試圖用新型變換彌補以太論,而愛因斯坦最終通過狹義相對論的基本假設,引入洛倫茲變換,給出了光速不隨參考係的變換而發生改變的原因,即真空中的光速只取決於真空中的介電常數和磁導率。真空本身的電磁特性是物理規律的一部分,物理規律不會因為參考係的變化而發生改變,所以光速不會因參考係的變化而變化。

另外提示一點,狹義相對論是為光速不因參考係變換而改變給出了解釋。證明光速一致的是麥可遜——莫雷實驗。也正是因為這個實驗,使得人們尋求了新的變換方式——洛倫茲變換。

6樓:melonsyk

首先我們得相信,寫《時間簡史》的霍金先生對相對論的理解肯定是沒有問題的。這裡很多人回答書寫錯了,「相對論沒有『解釋』光速不變」,這個說法關鍵在於怎麼理解這個「解釋」。就像我在知乎說過多次的:

「物理理論並不『解釋』現象,它只『描述』現象」:

melonsyk:人類的科學是不是還無法解釋任何一種力的成因?

如果理解了這句話,那麼答案顯而易見,霍金和其他答主犯的錯誤都不是物理的,而是語法的。

相對論不「解釋」光速不變,也不「解釋」鐘慢尺縮,它只是「描述」了乙個光速不變且鐘慢尺縮的現象。你可以用相對論+光速不變原理來推導鐘慢尺縮,也可以用相對論+鐘慢尺縮規則來推導光速不變,沒有哪個是絕對的「因」,也沒有哪個是絕對的「果」。所謂「解釋」,其原意更接近於「翻譯」,即用更簡單直觀的詞彙和邏輯來「翻譯」困難而晦澀的文字(包含邏輯推理),它直接無法作用於物理現象。

我們通常說「解釋現象」「解釋為什麼」,本質上是「把現象背後的邏輯用容易理解的話翻譯一下」,至於這個邏輯的出發點是什麼並沒有強調,最好是同樣容易理解的常識,但往往是臨時灌輸的與常識有類似性的某些理論前提。比如很多人認為相對論裡「光速不變」應該是前提,「鐘慢尺縮」是被解釋」的。但霍金顯然把「光速不變」當做被解釋的,而別的什麼是這個前提。

問題在於,相對論裡沒有哪個現象是足夠「與常識類似」的,因此並沒有乙個容易公認的前提,所以霍金才會有這個說法;把光速不變當做前提只是教科書的一般推導思路,它有教學上和理論內部邏輯上的優勢,但並不是絕對的。這種情況下用「解釋」一詞不能真正把內容還原到一般人能夠理解的前提上,因此會有「解釋不了」的詬病。但從我梳理的語言邏輯上來說,這裡的「解釋不了」不是物理理論的無能,而是聽者的無能,或者說是語言的無能,是語言無法找到契合聽者已有知識經驗的方式來闡釋相對論的邏輯,僅此而已。

我多次強調這個語法問題,也是因為很多人把這類問題當做「物理本身無能」的證據,這是非常讓人遺憾的對物理科學的誤解。

7樓:楊昇山

現在相對論中的光速不變的說法有兩個版本,乙個是[在真空中,光速與光源的運動速度無關],另乙個是[把光速作為計量時間與空間的基準]。對於第二個說法,肯定是光速不變了,不過是讓時間與長度基準進行變化來保證光速不變的。現在國際上已經依據相對論修改了時間的定義。

使用光的頻率數來定義【秒】,不過是乙個倒置的做法。使用這樣的時間計量方法,就只有在相對光源靜止的測量者才能測量出來正確的時間。因為都卜勒效應說明,相對光源運動的測量者會測量出來與光源發射出的不同的頻率,也就是會有不同的時間數值。

對於第乙個說法,本身就有歧義,[在真空中],就沒有涉及測量者與光源是不是有相對運動,以真空為參考係,光源發射出光子後,由於真空中物質稀少,對光子的作用力就小,光子保持原來的運動速度一直勻速運動,不就是牛頓慣性定律表示的狀態嗎?

[與光源的運動速度無關]的說法是沿用波動現象的描述,其實人們對波動現象的描述並不完整。總是以媒介為參考係來敘述波速。何況,光的運動並不存在媒介,只是使用波動理論時,需要虛擬乙個媒介罷了。

為了讓波動理論與光的粒子理論不衝突,這個虛擬的媒介必須與光源繫結。愛因斯坦的【波粒二象性】說法不過是乙個擱置爭議的做法,並沒有判斷波動理論與粒子理論的對錯。其實,光的粒子理論才是本質,不過,光子總是以群體運動的方式出現,光子的群體運動現象的確可以使用波動理論來描述。

光的波動理論描述的是光子群體運動的一種表現。光子的群體運動還有其他運動形式。

使用波動理論,都卜勒效應就是相對論中光速不變的反例。因為測量者相對光源運動時會測量出來與光源發射出的光的頻率不同。而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,就是不能改變被測光線的波長。

而波速=頻率×波長。就是說,相對光源運動的測量者,測量出來了與光源認為不同的光速光速與測量者的運動是有關的。光速不變就是錯誤的假設。

對於所謂的麥莫試驗,經典的解釋忽略了乙個重要的現象,就是把儀器看成與以太有相對運動後,把光速進行了合成卻沒有把光的行程進行合成。因為把儀器看成與以太有相對運動後,光子在儀器中的行程就不再是兩面反射鏡之間的距離了,而是出現了相遇與背離的運動關係。其實,麥莫試驗仍然是證明了光速與參照系的選擇有關的。

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